| 研究課題/領域番号 |
23K20235
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| 補助金の研究課題番号 |
20H01922 (2020-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2020-2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分15020:素粒子、原子核、宇宙線および宇宙物理に関連する実験
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| 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 |
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研究代表者 |
幅 淳二 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, 特別教授 (60180923)
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| 研究分担者 |
住澤 一高 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, 講師 (40379293)
中村 克朗 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 (60714425)
三好 敏喜 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, 研究機関講師 (20470015)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2024年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2023年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2022年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2021年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
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| キーワード | スペクトロメータ / ピクセルセンサー / コンパクト / 素粒子実験 / 原子核実験 / マイクロスペクトロメータ / 双極磁石 / ネオジム永久磁石 / ピクセル検出器 / 高温超伝導 / トラッキング / 運動量 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
従来大型の電磁石と軌跡検出器を組み合わせるのが運動量測定の定番であったが、現代においては超高精度の軌跡測定がピクセル半導体検出器により可能となり、またネオジムなどのレアアースメタルの合金によるな強力な永久磁石を利用した双極電磁石によってコンパクトな空間ではあるものの0.3T程度の測定磁場が提供される。これらを組み合わせることで、これまで想像できなかったハンディな高精度運動量測定システムが実現可能となる。
本研究ではそうしたシステムを実際に組み上げて、その性能をシミュレーションとビームテストなどによる実測に基づいて評価していき、実用性の高い形を追求した。
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| 研究実績の概要 |
2022年度に予定をして翌年度に繰り越していたマイクロスペクトロメータのプロトタイプの設計を終了して、その製作を早期に完了することをめざした。具体的には以下の内容を完了し、2023年度の主たる実験計画であるビームテストによるプロトタイプの評価作業に繋げた。
１）スペクトロメータの軌跡測定装置（トラッキング検出器）として、１７ミクロン角のSOIピクセルセンサー7層とそのデータ収集システムの準備と組み上げ、ソフトウェアの整備を行なった。
２）上記システムと組み合わせる分析用双極磁石をネオジム永久磁石と鉄芯の組み合わせて実現したものを調達した。その有効磁場領域は口径２０x４０mm^2奥行４０mmが三連となるもので、中心でのBLは0.4Tmが期待される。限られた磁場の実測データを精度良く補間するために、有限要素法に基づく数値計算を、2mm間隔の３次元メッシュにて、JMAGという産業用計算コードにて実施した。
3)上記を一つのシステムとして取り扱うためのステージを作成した。ステージでは双極磁石の前後に5層および2層のピクセルセンサーを再現性よく並べるとともに、そのデータ処理エレクトロニクスの空冷が効率よく行われる設計とした。また双極磁石の着脱についても、現場にて再現性よく行える様、位置決めピンなどの配置を実施した。
2022年度計画の繰越による研究準備として、上記のシステムをビームテストレディの状態とすることができた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
プロトタイプシステムは2023年度予定しているビームテストによる評価に間に合うよう完成した。
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| 今後の研究の推進方策 |
予定通りビームテストを行い、その評価結果に基づいて最終システムを設計するともに、今回のビームテストのデータを元にチューニングすることができるトラッキングソフトウェアとシミュレーションコードを活用することで、本研究で想定したマイクロスペクトロメータの特長を最大限活用できる分野と局面について、定量的に分析していく。
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