| 研究課題/領域番号 |
22K03665
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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 |
松原 綱之 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, 助教 (30724992)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| キーワード | 検出器開発 / プラスチックシンチレータ / ニュートリノ振動 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、加速器を用いた長基線ニュートリノ振動実験でのCP位相の精密測定における、将来のニュートリノ反応モデルの精密検証に向けて、大型化可能な高精細シンチレーション検出器の開発を行っている。従来の検出器では大型化と高精細化を両立することは困難であったが、現在建設中の改良型T2K前置検出器での経験をもとに、その両立を可能とする独自構造の検出器を発案した。
検出器の基幹部には新しい構造を持つプラスチックシンチレータプレートを使用する。本年度はまず、十分な精細度と大型化可能な構造を持つプレートの厚みや溝の配置などの形状を決定することで、プレート詳細設計を完了した。その後、射出成形による量産可能性の検証に先立って構造を最適化するため、機械加工によるシンチレータプレート試作品の製造を行った。完成したプレートは期待通りの形状を持っており、プレートを平面方向に整列、また垂直方向に積層することで、高解像度を保ったまま大型化できることを確認した。
これらの成果によって、従来のシンチレーション検出器より容易かつ堅牢に組み立てることができ、また読み出しチャンネルを少なくしてコストを抑えることができる検出器構造の実現可能性を示した。今後の課題はその性能確認である。プラスチックシンチレータプレートからのシンチレーション光を光検出器まで導くための波長変換ファイバー、その光を読み出すための光検出器および読み出し回路など、試作したプレートが期待された性能を持っているかどうかを確かめるための性能評価システムの準備を進めている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
本研究の基幹となる開発部であるシンチレータプレートの設計を進め、その詳細設計を完了した。機械加工で製造した5 mm厚プラスチックシンチレータの溝付きプレートで試作を行った。コロナ禍での物流の乱れにより素材の調達、加工に想定より時間を要したものの、試作したプレートは期待通りの構造を有していることが確認された。射出成形による量産に進む前に応答測定の準備を進めていたが、シンチレーション光の読み出しに用いる予定だった波長変換ファイバーが製造工場改修のため2024年1月まで受注停止となった。代替品の準備や解析用のPCの準備を進めた。
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| 今後の研究の推進方策 |
試作したシンチレータプレートの性能評価システムの準備を進める。応答測定・評価を行い、必要があれば設計を最適化する。射出成形の金型を製作し、プラスチックシンチレータのペレットを用いてプレートを製造し、量産方法を確立する。また、評価して得られた性能をもとに検出器シミュレーションを行い、実データと比較するとともに、大型化した検出器で期待されるニュートリノ-原子核反応のシミュレーションに着手する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
本研究の基幹となる開発部であるシンチレータプレートの設計・試作を行ったが、コロナ禍での物流の乱れにより素材の調達、加工に想定より時間を要した。また、シンチレーション光の読み出しに用いる予定だった波長変換ファイバーが製造工場改修のため2024年1月まで受注停止となった。以上の理由により、研究計画に若干の遅れが生じた。主な遅延は射出成形用の金型の製作であり、次年度に使用する計画である。
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