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本研究では、LHC のPhase-II アップグレード(2022年)の導入を目指した2.5 < |η|<4 の範囲（ηは擬ラピディティー）に設置するミューオン前方検出器の開発を目的とする。この領域の検出器は高入射粒子許容量と軌跡を十分に分離できるだけの高位置分解能を併せ持つ必要があり、新たな検出器開発が望まれる。本課題では、高入射許容量を持つ検出器としてマイクロパターンガス検出器(MPGD) の開発を行う。
開発二年目となる27年度では、昨年度に引き続きATLASに用いるMPGDとして開発実績のあるマイクロメガス検出器、及び新型の検出器として提案している高抵抗陰極型μ-PICの開発研究を行った。当初の予定では、マイクロメガスやμ-PICでこれまで用いられてきた 400μm の電極間隔をさらに小さくすることを検討していたが、その後のATLAS実験のシミュレーションスタディの成果などから、電極間隔は現状のままで十分であることがわかり、その分開発資源を、炭素スパッタを用いたμ-PIC開発の安定化開発、動作試験へ割り振った。この結果、安定に動作する検出器の製造方法がほぼ確立した。これらの研究成果は、国際会議 MPGD2015 にて口頭発表に採択された。
一方、神戸大学タンデム加速器を用いた高速中性子を用いた放電試験、及びCERN SPSビームラインを用いた120GeVπ粒子による性能評価試験も行い、HL-LHC 環境化で想定されるハドロンバックグラウンドでの動作が問題なく行われること、性能評価試験では、マイクロメガス型検出器を用いて、最高で80μmの位置分解能を得ることができた。
以上のことから、HL-LHCにおける前方検出器として、μ-PIC やマイクロメガスなどのマイクロパターン検出器を用いることが技術的に可能であり、想定される実験環境下でも十分な性能を得られるであろうことがわかった。
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