2000 Fiscal Year Annual Research Report
K^+→π^+νν^^-稀崩壊実験の為のK/π弁別およびγ線検出用チェレンコフ検出器の研究
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12640299
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| Research Institution | The High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
小林 正明 高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 教授 (40013388)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
杉本 章二郎 高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 教授 (20044753)
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| Keywords | チェレンコフ検出器 / ガンマ線検出器 / K^+稀崩壊実験 / タングステン酸鉛 / アクチヴ デグレーダー |
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| Research Abstract |
タングステン酸鉛(PbWO_4,PWO)に3価の希土類イオン(La^<3+>,Gd^<3+>,Y^<3+>等)を1-8%程度ドープして、まず放射性アイソトープを用いてシンチレーション強度が1桁以上クエンチすることを確認した。放射線耐性は添加により劣化しない。この結果をNucl.Instr.Meth.誌に発表した。その後で実際に加速器(KEKの陽子シンクロトロン)からのビーム(500-1000MeV/cのパイ中間子及び陽子)を用いて、シンチレーション光とチェレンコフ光の強度が添加量と共にどう変わるかを測定した。この結果、例えばLa^<3+>を8モル%ドープすると,シンチレーション強度は約1/20に減少し、これは高速に近い荷電粒子に対するチェレンコフ光強度の1/5程度に相当する事が分かった。これは期待した結果通りで、重く(密度8.28g/cm^3)、応答が速く(2-3ns)、放射線に強い(10^<7-8>rad)新しいチェレンコフ物質の実用化の目途がたった事になる。
又同時にPWOの特性をより深く理解するために10-20種の異なるイオンの添加がシンチレーション特性に与える影響をしらべて4価のイオン(Th^<4+>等)も3価の希土類イオン同様、少量の添加はシンチレーター特性を大きく改善する事を見いだした。この結果はNucl.Instr.Meth.誌に受理されて印刷中である。また同じくPWOの特性の理解を深めると共に医療診断機器への利用の新しい可能性を開く為に、チェレンコフ物質の創製とは逆に光量を増やすためのドーピングイオンの探索も行った。
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[Publications] M.Kobayashi et al.: "A new heavy and radiation-hard Cherenkov radiator based on PbWO_4"Nucl.Instr.Meth.. A459. 482-493 (2001)
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[Publications] M.Kobayashi et al.: "Scintillation characteristics of PbWO_4 single crystals doped with Th, Zr, Ce, Sb and Mn ions"Nucl.Instr.Meth.(to be published). (2001)
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[Publications] S.Adler et al.: "Further search for the decay K^+→π^+νν"Phys.Rev.Lett.. 84. 3768-3770 (2000)
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[Publications] S.Adler et al.: "Measurement of direct photon emission in K^+→π^+π^oγ decay"Phys.Rev.Lett.. 85. 4856-4859 (2000)
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[Publications] N.Senguttuvan et al.: "Influence of annealing on the optical properties of PbWO_4 single crystals grown by the Bridgman method"Jpn.J.Appl.Phys.. 39. 5134-5138 (2000)
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[Publications] M.Chiba et al.: "Antiproton-nucleon annihilation into π^oM and ηM with M=η, ω, ρ and π in antiproton-deuterium annihilation at rest"J.Phys.Soc Japan. 69. 1356-1365 (2000)
