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2020 年度 実績報告書

過酷環境下における大強度パルスミューオンビーム診断の実現

研究課題

研究課題/領域番号 20H01936
研究機関大阪大学

研究代表者

上野 一樹  大阪大学, 理学研究科, 准教授 (20587464)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード素粒子実験
研究実績の概要

J-PARCで実施する計画のミューオン電子転換過程探索実験(COMET)は10^-16以下の分岐比感度を目指しており、この達成には世界最大級大強度パルスミューオンビームの実現および最適化が必須である。最適化には専用のビーム診断が必要不可欠であり、そのための高分解能検出器開発を進めている。しかし、これまでにない大強度ビームであるが故、取得ビームレート最適化のためのジオメトリ構築、検出器の放射線耐性の確保、粒子識別手法の確立が課題となっている。
この確立に向け、(1)ヒットレート低減のためのビームブロッカー開発、(2)信号処理システムの耐放射線化、(3)粒子識別手法の改良の3つの研究を並行して進めた。
(1)については、ビームブロッカーにより検出器のヒットレートを2桁以上下げる必要がある。シミュレーションスタディを進め、ブロッカーのデザインを進めた。これを基に今後プロトタイプを製作し、ビームを用いた性能評価を進める予定である。
(2)については、中性子によるシングルイベント効果対策、ガンマ線によるトータルドーズ効果対策をこれまで研究してきており、その結果を踏まえて実機信号処理システムのデザインを完了させた。製作も進め、実機へのガンマ線照射試験を行ったところ、個々のパーツではガンマ線耐性を持つが、回路基板に組み込むことで耐性を持たないパーツがあることが判明し、それを基にさらなる調査、対策を行った。をれを基に、実機再デザインを行い、製作へと進めた。今後は完成させ、性能評価を経て、システム完成を目指す。
(3)については、シミュレーションスタディにより、既存の検出器群に加え、新たなファイバー検出器を導入すると識別効率が向上することがわかっていたが、それを踏まえ、さらなる改良案や、実際の設置案の構築などを進められた。

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

放射線耐性パーツにおいて、実機組み込みの際に問題はあったものの、即座に解決することができ、当初の予定に対して、おおむね順調に進んだと考えている。他の研究項目においても、特に大きな問題も生じておらず、おおむね順調に進んだと考えられる。

今後の研究の推進方策

これまで通り、研究計画にそって研究を進める予定である。ただし、特に電子回路基板において、世界的な半導体不足が問題になっているため、その対応策も考慮しつつ、バックアッププランも用意して計画を作る予定である。

  • 研究成果

    (2件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (1件)

  • [雑誌論文] Status on the StrECal System for COMET Phase-I2021

    • 著者名/発表者名
      Ueno Kazuki
    • 雑誌名

      JPS Conf. Proc.

      巻: 33 ページ: 011122

    • DOI

      10.7566/JPSCP.33.011122

    • 査読あり
  • [学会発表] COMET実験における計測システムの現状2020

    • 著者名/発表者名
      上野一樹
    • 学会等名
      計測システム研究会2020

URL: 

公開日: 2022-12-28  

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