Bファクトリー端冠部電磁カロリメーターの開発

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06044218
• 研究機関: 高エネルギー物理学研究所
• 研究代表者: 福島 正己 高エネルギー物理学研究所, 物理部, 助教授 (30241227)
• 研究分担者: 金行 健治 東京工業大学, 理学部・物理, 助手 (30224629) ; 祝 玉燦 北京高能物理研究所, 第一部門, 教授 ; 谷森 達 東京工業大学, 理学部・物理, 助教授 (10179856) ; BONDAR Alex ブドカ原子核研究所, 物理部, 上級研究員 ; 渡辺 靖志 東京工業大学, 理学部・物理, 教授 (40126199) ; 林井 久樹 奈良女子大学, 理学部・物理, 助教授 (50180980) ; 野口 誠之 奈良女子大学, 理学部・物理, 教授 (90093559) ; 塚本 敏文 高エネルギー物理学研究所, 物理部, 助手 (20192643) ; 李 武鉉 高エネルギー物理学研究所, 物理部, 助手 (20280505) ; 佐川 宏行 高エネルギー物理学研究所, 物理部, 助手 (80178590) ; 玉井 邦雄 高エネルギー物理学研究所, 物理部, 助教授 (60125606) ; 高崎 史彦 高エネルギー物理学研究所, 物理部, 教授 (70011749)
• キーワード: 電磁カロリメーター / 無機シンチレーター / ヨウ化セシウム / 高分解能カロリメーター

研究概要

放射線耐性の改善:大型結晶数十本に低エネルギーのガンマー線を照射して、損傷の程度を測定した。これによって以下の事柄が明らかになった。(1)CsI(Tl)の放射線損傷は、自然回復によって初期損傷の半分近くが回復すること。(2)損傷が全体で起きた場合と正面の一部で起きた場合で、平均光量の減少に大きな差異がなく、また均一度の劣化も無視できる程度に小さいこと。これは、平均光量の較正を適切に行えば放射線損傷の大部分はエネルギー分解能を劣化させることなく補正可能であることを示した点で画期的であった。(3)上海硅酸塩研究所で製作する結晶について、微量物質を加えることによって大きく放射線耐性を改善できること。
これら一連の実験は、ガンマー線の高エネルギー検出器として世界的に標準化しつつあるCsI(Tl)の放射線損傷について、初めて大規模かつ系統的に報告したものである。
生産管理:自動化光量測定装置および結晶寸法測定装置を日本側で開発し、それぞれをブドカ原子核研究所と上海硅酸塩研究所に設置した。これによって、結晶一本あたり光量測定は4分以内、寸法測定は3分以内で行えるようになり、生産効率や品質管理の改善に大きな力を発揮している。
総合性能検査:CsI(Tl)を使用したプロトタイプのガンマー線検出器36本を製作し、ブドカ原子核研究所のタッグド光子ビームを用いて性能を試験した。予備的なデータ解析によれば、エネルギー40MeVで4.0%、800MeVで1.8%のエネルギー分解能が得られることが判明している。これによって、BELLEの電磁カロリメーターが世界的にも優れた性能を持つ事が実証された。

研究成果

• [文献書誌] Y.Ohshima et al.: "Beam Test of CsI(Tl)Calorimeter for the BELLE Detector" Nucl.Iustrum.and Methods. A380. 517-523 (1996)
• [文献書誌] A.Ochi et al.: "Study of Large Area Avalauche Photodicde as a Fast Photon or a Soft Xray Detector." Nucl.Instrum.and Methods. A378. 299-303 (1996)
• [文献書誌] K.Kazui et al.: "Study of the Radiation Harduens of CsI(Tl)Cry stals for the BELLE Detector." submitled to Nucl.Instrum.and Methods(KEK 96-164).
• [文献書誌] A.Satpathy et al: "Nuclear Counter Effect of Silicon PIN Photodiode used in CsI(Tl)Calorimeter" submitled to Nucl.Instrum.and Methods(KEK 96-168).
• [文献書誌] V.M.Aulcheuko et al.: "A Study of BELLE CsI Calorimeter Prototype with BINP Tagged Photon Beam." under prepacation,to be submitted to Nucl.Iustrum.and Methods.