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本研究では、九州大学タンデム加速器施設の偏極中性子源を利用し、中性子核反応の荷電粒子放出二重微分断面積の精密測定を行うことを目的として、大立体角(すなわち高い検出効率)を有し、粒子弁別、全エネルギー測定並びに飛跡の角度検出が可能なカウンターテレスコープを開発した。このカウンターテレスコープの主検出器は位置検出型ガス計数管であり、バックギャモン型の読み出し陰極を用いた電荷分割読み出し法と電子のドリフト時間測定に基づいた読み出し法を組み合わせることにより、高性能の二次元位置決定を実現した。検出器の有効領域は、約100mm×100mmであり、固有位置分解能は半値幅で0.75mmと評価された。このうち、バックギャモン型電極による方法は、陽極芯線近傍に発生した電子なだれによって楔形状の陰極上に誘起される電荷を読み出し、各電極上の誘起電荷量の比から位置を決定するという原理に基づいている。一方、電子のドリフト時間測定法では、粒子の通過した位置に生成された電子が、陽極芯線にまでドリフトしてくる時間を測定することにより粒子通過位置を決定する。この二次元位置検出器は、透過型になっている点に特徴があり、独立した複数の位置検出器を重ねあわせて用いることにより、荷電粒子の飛跡検出が可能となる。全エネルギー検出器としては、48mm×48mmの有感面積を持つ半導体検出器(厚さ300μm)を採用した。また、信号処理及びデータ収集系については、パソコンをベースとした専用のシステムを構築した。その際、データ収集用のパソコンとは別にデータ解析用のパソコンを用意して、オンラインでデータの解析が可能な仕様とした。こうして開発したカウンターテレスコープシステムをタンデム加速器施設を持ち込み、ポリエチレンをターゲットとした際に放出される陽子を用いてテストを行い、実用性を確認した。
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