空気シャワーのチェレンコフ光および蛍光の高解像度・高速撮像に関する研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14340080
• Research Institution: Konan University
• Principal Investigator: 梶野 文義 甲南大学, 理工学部, 教授 (50204392)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山本 嘉昭 甲南大学, 理工学部, 教授 (70068112) ; 坂田 通徳 甲南大学, 理工学部, 教授 (60068111)
• Keywords: 超高エネルギーガンマ線 / イメージインテンシファイア / 高速ビデオカメラ / チェレンコフ望遠鏡 / 高分解能光学系

Research Abstract

近年TeVエネルギー領域のガンマ線源を探索するために、空気シャワーから発生するチェレンコフ光を解像型のチェレンコフ望遠鏡を用いて観測が行われ、大きな成果を挙げてきた。本研究ではその撮像部にイメージインテンシファイアとCCDを使った高速ビデオカメラを用い、光学系として高分解能光学系を用いて、空気シャワーが発するチェレンコフ光や蛍光をこれまでよりはるかに詳細な画像で、かつ高速に取り込む新しいシステムの開発と構築を行ってきた。これにより超高エネルギーガンマ線や宇宙線の閾値エネルギーの低減と到来方向の決定精度を今までより格段に向上させることを目的とする。
このために、本研究では以下のような新しいカメラシステムと光学系を作製した。
1)直径10cmの大口径のイメージインテンシファイア(I.I.)と高速ゲートI.I.を用いた撮像システムを作成し、入射面で1mm程度の解像度を実現し、1光電子から認識できることがわかった。
2)光電子増倍管群と高速回路によるトリガー信号を100ns程度で発生させることができた。
3)高速ビデオカメラで撮像データをランダムトリガーにより最大250枚/秒まで取り込めるようにできた。
4)新しいタイプの高分解能光学系の設計を行い、視野角4度で約0.03度の分解能を達成した。
これらのシステムは今後甲南大学で製作した3m口径のチェレンコフ望遠鏡にとりつけその性能を評価する。
このシステムは1光子から捕らえることが出来る超高感度、高解像度、広視野かつ超高速の撮像装置であるので、宇宙線実験の他に、素粒子実験やその他、理学、工学、医学等の分野で非常に幅広く応用することが期待できる。

Research Products

• [Publications] F.Kajino, T.Wasio, I.Tada, T.Oda, E.Choi, S.Hayashi, M.Sakata, Y.Yamamoto: "High-Resolution Cherenkov Telescopes for the Observation of High-Energy Gamma Rays"Proceedings of 2002 International Science Symposium on The Universe Viewed in Gamma-Rays, Frontiers Science Series. 39. 421-426 (2003)