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波長変換ファイバー読み出しを応用した純ヨウ化セシウム複合型検出器の開発

研究課題

研究課題/領域番号 20039004
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構

研究代表者

野村 正  大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 准教授 (10283582)

研究期間 (年度) 2008 – 2009
研究課題ステータス 完了 (2009年度)
配分額 *注記
2,900千円 (直接経費: 2,900千円)
2009年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
2008年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
キーワード大強度陽子加速器J-PARC / 中性K中間子実験 / 光子・中性子複合検出器 / 純ヨウ化セシウム結晶 / 波長変換ファイバー / 大強度陽子加速器 J-PARC / 素粒子標準模型
研究概要

本研究計画の目的は大強度陽子加速器J-PARCで行なわれる中性K中間子実験で性能を発揮する光子・中性子複合検出器を開発することである。光子検出器であると同時に中性子を測定でき、実験中に常時中性子量をモニターできる検出器を開発することを目的としている。研究は本課題申請当時の所属機関(京都大学)の大学院生と共に遂行した。
平成21年度の成果は(1) 基礎開発の継続、(2) 実用機製作、(3) 試用による性能評価、に分類される。
(1) ファイバーなどの検出器構成の最適化
純ヨウ化セシウム結晶シンチレータと前年度に選別した波長変換ファイバーの組み合わせに加え、ファイバーの本数や反射材の材質など最適化を行なった。また、奥行き方向に結晶を3分割して別々のファイバーで読み出す基礎モジュールを製作し、6月に東北大学電子光理学研究センター(当時、原子核理学研究施設)の電子ビームを利用して評価実験をおこなった。検出光量、入射位置毎の光量一様性、時間分解能など、基本性能を満たすことを確認した。
(2) プロトタイプ検出器の製作
基礎モジュールを3x3の行列状に積み上げた実用機の製作を行なった。これは光子と中性子の識別方式の試験を可能とする基本構成にあたる。9台の基礎モジュールの製作と個別試験を経た後、光を遮蔽する暗箱内に積み上げてプロトタイプ検出器(重量約100kg)とした。ファイバーからの光は通常の光電子増倍管の他、マルチアノード光電子増倍管を併用し、コストの最適化も図った。
(3) 中性ビームラインでの試用
J-PARCハドロン実験施設に建設された中性ビームライン(KLライン)のビーム調査実験で試用をし、光子、中性子に対するレスポンスを確認した。12月に設置し、データ収集は平成22年2月まで断続的に続けられた。光子は奥行き方向第一層に強い出力がある一方、中性子は複数層にまたがって出力しやすいという特有のパターンを観測することに成功した。詳細の解析は継続している。

報告書

(2件)
  • 2009 実績報告書
  • 2008 実績報告書
  • 研究成果

    (4件)

すべて 2010 2009 2008

すべて 学会発表 (4件)

  • [学会発表] KOTO実験に用いる光子中性子検出器(Neutron Collar Counter)のプロトタイプ性能評価2010

    • 著者名/発表者名
      河崎直樹(京大・理)
    • 学会等名
      日本物理学会 第65回年次大会
    • 発表場所
      岡山大学・津島キャンパス
    • 年月日
      2010-03-21
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] KOTO実験に用いる光子中性子検出器(Neutron Collar Counter)のプロトタイプ性能評価2009

    • 著者名/発表者名
      河崎直樹(京大・理)
    • 学会等名
      日本物理学会 2009年秋季大会
    • 発表場所
      甲南大学・岡本キャンパス
    • 年月日
      2009-09-12
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] KOTO実験における Neutron Collar Counter のプロトタイプ性能評価2009

    • 著者名/発表者名
      河崎直樹(京大・理)
    • 学会等名
      日本物理学会 第64回年次大会
    • 発表場所
      立教大学池袋キャンパス
    • 年月日
      2009-03-30
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] KOTO実験における Neutron Collar Counter のデザイン及び性能評価2008

    • 著者名/発表者名
      河崎直樹(京大・理)
    • 学会等名
      日本物理学会 2008年秋季大会
    • 発表場所
      山形大学小白川キャンパス
    • 年月日
      2008-09-21
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書

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公開日: 2008-04-01   更新日: 2018-03-28  

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