大強度ミューオン源を用いたミューオン・レプトン・フレーバー非保存探索の発展

2005 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17340077
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 青木 正治 大阪大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (80290849)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 久野 良孝 大阪大学, 大学院・理学研究科, 教授 (30170020) ; 佐藤 朗 大阪大学, 大学院・理学研究科, 特任助手(常勤) (40362610) ; 能町 正治 大阪大学, 大学院理学研究科, 教授 (90208299) ; 菅谷 頼仁 大阪大学, 大学院・理学研究科, 助手 (80324747) ; 田中 真伸 高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 助教授 (00222117)
• Keywords: 導電性PEEK / ストローチェンバー / カソード読み出し / ポールゼロキャンセル / BJTアンプ

Research Abstract

GUNZE(株)と打合せを行い、直径5mm肉厚20μm全長800mmの導電性PEEKチューブを製造させた。形状の直線性を検査した結果、歩留まりは低いものの平成15年度に試作させた同社サンプルチューブに比べて形状の直線性に顕著な改善が見られた。
我々の研究により、PEEKチューブストローがカソード読み出しストローチェンバーの素材として有望である事はわかっていた。ただしチューブの抵抗値が数MΩ/□もあるため高計数率環境下においてチューブがチャージアップすることが問題であった。この問題に対する解決として我々は、PEEKチューブ側面にアルミ蒸着によるグランドパターンを形成する方法を提案していた。本研究では新たに、カソード電極を直接導電性PEEKストローへ電気的に接触させて読み出す方法を検討した。この方法を用いれば電荷はカソードパッドを経由して取り除かれるため、複雑なアルミ蒸着工程が不要となることが期待される。実験の結果、カソードパッドへの誘起電荷分布に顕著な改善が見られた。全誘起電荷量の増加も測定された。
当初この方式の欠点として、PEEKチューブによる電気的な相互接続によりカソードパッド間にクロストークが発生する事が心配されていた。幸いPEEKチューブの高抵抗性が奏効してストロー1本のときのカソードパッド間抵抗はおよそ800kΩとなった。これはプリアンプのインプットインピーダンス(80Ω)の1万倍であり、クロストーク影響は非常に小さい事が証明されたことになる。ただし、一本のカソードパッドで読み出すストロー数が増加するにつれてカソードパッド間の抵抗値が低下するため、カソードパッド間のクロストークの影響が大きくなってゆく可能性があった。外付けの抵抗素子を用いてこの効果を実験的にエミュレート、ストロー1千本までは影響が低い事を実験的に確認した。ストロー本数は最大でも200本程度を想定しているので、これによってカソードパッド直接接続法に問題がないことを検証することができたと考える。
アノード信号のポールはチェンバーガスの特性により決定される。一方、カソードパッド信号のポールはチューブの電気特性によりいろいろな値を取りうると予想された。そこで、ポールゼロキャンセル(PZC)特性を外部から設定できる新型のプリアンプICチップ(BJTプロセス)を設計し、VDECを活用して試作した。SPICEシミュレーションによれば、良好なPZC特性を得ている。今年度中に納品されたので次年度に動作テストを行う予定である。