2017 Fiscal Year Annual Research Report
ニュートリノ高精度測定を実現する高性能光検出器の開発
Publicly Offered Research
| Project Area | Unification and Development of the Neutrino Science Frontier |
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| Project/Area Number |
16H00861
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
西村 康宏 東京大学, 宇宙線研究所, 助教 (40648119)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 光検出器 / ニュートリノ / 水チェレンコフ光検出器 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
50cm径高性能ハイブリッド型光検出器(HPD)の実用化に向けてアンプ回路を改良し、防水型HPDを試作した。実際に運用可能なHPDが完成し、水チェレンコフ検出器に取り付け実用性の評価を行った。
HPDは従来の50cm径光電子増倍管に比べ、最も高い分解能を引き出せるため、次世代の大型ニュートリノ・核子崩壊探索研究「ハイパーカミオカンデ」の感度向上に挑める。回路開発と長期実用性が課題となっていた。HPDで用いる内部の半導体検出器はアンプ回路を要し、入力に大きな400pFの寄生容量を持つため、低ノイズ化が難しい。水中で駆動可能な防水設計を完成させるには、ノイズに強いシールド構造を設計する必要があった。また、内部で従来の2000Vより高い8000Vの高電圧が発光バックグラウンドを生じないか、確認する必要があった。
光検出器からの発光は、ハイパーカミオカンデのように複数の同時信号検出によるデータ取得では障害となる。これまで開発した20cm径のHPDより、沿面距離が大幅に長い50cm径では発光し難いと思われたが、作り方によっては表面の絶縁性が十分でなく発光が確認されるため、長期で障害となる発光が起こらないか詳細に調べた。
50cm径HPDの正面に、同じ50cm径の光電子増倍管１本と小口径モニタ光電子増倍管2本を向かい合う形で置き、3週間の測定で放電らしき発光は0.5μHz以下であることが分かった。波形・応答速度を調整しアンプ回路の設計を固め、低ノイズ化実装を設計し、これを防水して200トン実証試験水チェレンコフ検出器へ取り付けることとなった。
検出器は合わせて240本の光検出器が取り付けられており、50cm径の従来型光電子増倍管と20cm径のHPDとの相対比較も可能である。検出器タンクの上部に1本取り付け、正常な動作を確認した。検出器は常時測定を続けており、長期での実用性評価が可能となった。
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| Research Progress Status |
平成29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度が最終年度であるため、記入しない。
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