シンチレ-ションファイバ-カロリメタ-の高エネルギ-粒子に対する振舞いの研究

1990 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 02044150
• 研究種目: 国際学術研究
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 共同研究
• 研究機関: 高エネルギー物理学研究所
• 研究代表者: 高崎 史彦 高エネルギー物理学研究所, 物理部, 教授 (70011749)
• 研究分担者: THOMAS Tpsil CERN, 教授 ; RICCARDO des CERN, 教授 ; RICHARD Wigm CERN, 教授 ; 田村 詔生 岡山大学, 理学部, 助教授 (00025462) ; 榎本 良治 高エネルギー物理学研究所, 物理, 助手 (80183755) ; 佐川 宏行 高エネルギー物理学研究所, 物理, 助手 (80178590) ; 野崎 忠男 高エネルギー物理学研究所, 物理, 助教授 (30004469) ; 阿部 和雄 高エネルギー物理学研究所, 物理, 助教授 (80167931) ; 尾崎 均 高エネルギー物理学研究所, 物理, 助手 (10177214) ; 住吉 孝行 高エネルギー物理学研究所, 物理, 助手 (30154628) ; 坪山 透 高エネルギー物理学研究所, 物理, 助手 (80188622) ; 池田 博一 高エネルギー物理学研究所, 物理, 助教授 (10132680) ; 千葉 順成 高エネルギー物理学研究所, 物理, 助教授 (50126124) ; YPSILANTIS Thomas CERN and University of Paris ; WIGMANS Richard CERN ; DE SALOVO Riccardo CERN
• 研究期間 (年度): 1990
• キーワード: カロリメタ- / シンチレ-ションファイバ-

研究概要

高いエネルギ-の粒子がカロリメタ-の物質と反応して引き起こしたシャワ-状の粒子の塊がシンチレ-ションファイバ-通過する際に発生する光をファイバ-の集光性を利用して集め、カロリメタ-の末端部まで導く。この光を、光電子増倍管により電気信号に変換して解析に使いやすい形にする。このようなものをシンチレションファイバ-カロリメタ-という。
ここで研究すべきカロリメタ-として、長さ2.3mで1mmの直径のシンチレションファイバ-をファイバ-と鉛の体積比、1:4、の割合で鉛の中に均等に分布するように埋め込み、外形寸法を、先端部4cmx4cm、末端部8cmx8cm、長さ2.3mに加工したモジュ-ルを製作した。末端部につきだしたシンチレ-ションファイバ-を束ね、切断してこれを鏡面状に研磨する。切断面は4cmx4cmである。別途開発した、四角の断面を持った光電子増倍管、浜松H4484、を信号読みだしに使用する。さらに、この光電子増倍管は、細かな粒子シャワ-の発達を観測するために、即ち、シンチレ-ションファイバ-の発光分布が細かに観測ことが
できるように、一個の光電子増倍管の出力信号が64個に分割され、独立な光に対応して出力信号を出せるように設計されている。このようにしてできたカロリメタ-モジュ-ルは、約100kgの重量になる。このモジュ-ルを9個作りこれを3x3のマトリックス状に組み上げたものを用いてその性能を研究する。
このカロリメタ-の高いエネルギ-に対する振る舞いを、セルンに於ける数100GeVのビ-ムを用いて調べる前に、高エネルギ-物理学研究所に於ける電子ビ-ムを用いて基礎的な性質を調べた。高エネルギ-物理学研究所のトリスタン蓄積リングに於ける内部標的ビ-ムからは、1から6GeVまでのエネルギ-の電子ビ-ムが得られる。このビ-ムラインにカロリメタ-モジュ-ルを設置し、主にカロリメタ-の先端部に電子ビ-ムを照射し、以下の項目についてカロリメタ-の性質を調べた。
1)出力信号のFADCを用いた処理方法のチェック
2)出力信号のエネルギ-依存性
3)電磁シャ-ワ-のカロリメタ-内での広がりのエネルギ-依存性
4)カロリメタ-内におけるシンチレ-ション光の減衰
5)光電子増倍管の出力信号の相互干渉の度合いの測定
6)カロリメタ-間の信号の漏れの大きさの測定
7)カロリメタ-に対するストレスの大きさと出力信号の相関の測定
8)出力信号の電子ビ-ムの入射角依存性
9)出力信号の長期的時間変動
などである。この結果は現在整理中であるが、概ね期待どうりであった。ただし、カロリメタ-内における光の減衰について、研究協力者であるセルンのウイグマンおよびデサルボたちの同様なモジュ-ルによる計測の結果、シンチレ-ションファイバ-の組み込みに際し、接着剤を用いると、エネルギ-分解能の劣化をもたらすことが報告されたので、現在、我々の製作したモジュ-ルについて、同様な効果が確認できるかを調べるよう準備を行なっている。これには、新しいカロリメタ-モジュ-ルの製作が必要である。そのために、数箇月の時間が必要であるのでその結果を見てから、セルンに我々の製作したカロリメタ-の持ち込み、そしてビ-ムテストを行なうように、計画の見直しをしている。

研究成果

• [文献書誌] 池田 博一 他: "Monolithic Shaper Amplifier for Multianode Readout" Nuclear Instruments and Methods. A292. 439-444 (1990)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 高崎 史彦 他: "Performance of Scintillation Fiber Calorimeter and Readoutーsystem with Multiーanode Photomultiplier Tubes" KEK Preprint. 89ー183. (1990)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Ikeda Hirokazu et al: "Monolithic shaper Amplifier for Multianode Readout" Nuclear Instruments and Methods. A292. 439-444 (1990)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Takasaki Fumihiko et al: "Performance of Scintillation Fiber Calorimeter and Readout System with Multi-anode Photomultiplier Tibes" KEK Preprint (To be submitted to Nuclear Instruments and Methods). 89-183. (1990)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より