Development of a high position and high time resolution detector for study of nucleon structure

开发用于研究核子结构的高位置、高时间分辨率探测器

• 批准号: 21K13939
• 负责人: 冨田 夏希
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Kyoto University (2022)Osaka University (2021)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K13939/
• 关键词: RPC検出器; 飛跡検出器; タイミング検出器; 核子構造; ミューオン検出器

これまで主に粒子飛行時間測定用に用いられてきた、Multigap Resistive Plate Chamber(MRPC)検出器を用い、粒子の通過位置と通過時間を同時に高精度で測定できるミューオン検出器の開発を行う。ミューオン検出器は、J-PARCにおいて核子構造研究のための排他的ドレルヤン反応(π-p→γ*n→μ+μ-n)断面積測定に用いる。MRPC検出器はガラスを積み重ねた構造のガス検出器である。ガラスの外側に電圧印可用のカーボンが貼られ、さらにその外側の読み出しストリップから信号の読み出しを行う。これまでの飛行時間測定用のMRPC検出器には、幅25 mm程度の読み出しストリップが用いられてきた。位置測定用のMRPC検出器では、読み出しストリップを数mm程度の幅に狭める。RPC検出器は手作業で組み立てを行う検出器である。本研究では新しいガス筐体デザイン、5 mmと間隔の短い読み出しストリップ、1 m x 0.5 mの大型のMRPC検出器の製作技術の確立を行った。読み出しストリップは1～4 mmの間で様々な太さで製作した。製作したMRPC検出器は、宇宙線およびSPring-8/LEPS2の電子ビームを用い、性能評価を行った。位置分解能・時間分解能・検出効率の評価を行い、読み出しストリップの太さやグランドの接続方法の最適化が完了した。一方、電圧印可に用いる炭素電極用のカーボンテープの生産が終了し、代替品を試験する必要が出た。海外のMRPC検出器で用いられているカーボンスプレー等の試験を行った。

利用主要用于测量粒子飞行时间的多间隙电阻板室（MRPC）探测器，我们将开发一种能够同时高精度测量粒子通过位置和渡越时间的μ介子探测器。 J-PARC 使用 μ 子探测器来测量用于核子结构研究的独家 Drelyan 反应 (π-p→γ*n→μ+μ-n) 截面。 MRPC探测器是一种结构由叠层玻璃制成的气体探测器。用于施加电压的碳被粘贴在玻璃的外侧，信号从外侧的读出条读出。到目前为止，用于飞行时间测量的 MRPC 探测器一直使用宽度约为 25 毫米的读出条。在用于位置测量的 MRPC 探测器中，读出条的宽度缩小到几毫米。 RPC探测器是手工组装的探测器。在这项研究中，我们建立了一种新的气体外壳设计、具有 5 mm 短间距的读出条以及大型 1 m x 0.5 m MRPC 探测器的制造技术。读出条的厚度在 1 至 4 毫米之间。使用宇宙射线和 SPring-8/LEPS2 电子束评估所制造的 MRPC 探测器的性能。我们评估了位置分辨率、时间分辨率和检测效率，并完成了读出条厚度和接地方法的优化。与此同时，用于施加电压的碳电极的碳带的生产已经结束，因此有必要测试替代产品。我们对国外MRPC探测器使用的碳喷雾等进行了测试。

项目成果

排他的ドレルヤン反応を用いた核子構造研究のためのミューオン検出器の開発

利用独家 Drelyan 反应开发用于核子结构研究的 μ 子探测器

• 发表时间: 2021
• 作者: 林双葉;宇田隆佑;冨田夏希;阪口篤志;白鳥昂太郎;徳田恵;山本勇次;Wen-Chen Chang;Ming-Lee Chu;Chia-Yu Hsieh;Roger Wendell;他J-PARC E50コラボレーション;冨田夏希
• 通讯作者: 冨田夏希

Development of a Precise Time and Position Resolution TOF-tracker Resistive Plate Chamber for the study of proton structure at J-PARC

开发精确时间和位置分辨率 TOF 跟踪器电阻板室，用于 J-PARC 质子结构研究

• 发表时间: 2022
• 作者: 林双葉;宇田隆佑;冨田夏希;阪口篤志;白鳥昂太郎;野海博之;Wen-Chen Chang;Ming-Lee Chu;Chia-Yu Hsieh;Natsuki Tomida;Natsuki Tomida;Natsuki Tomida;冨田 夏希;Ryusuke Uda
• 通讯作者: Ryusuke Uda

J-PARC π20ビームラインで用いるResistive Plate Chamber(RPC)の開発

开发用于 J-PARC π20 光束线的电阻板室 (RPC)

• 发表时间: 2022
• 作者: 宇田隆佑;林双葉;冨田夏希;阪口篤志;白鳥昴太郎;Wen-Chen Chang;Ming-Lee Chu;Chia-Yu Hsieh
• 通讯作者: Chia-Yu Hsieh

Development of the TOF-RPC for the π20 beamline at J-PARC

J-PARC 开发用于 π20 光束线的 TOF-RPC

• 发表时间: 2022
• 作者: 林双葉;宇田隆佑;冨田夏希;阪口篤志;白鳥昂太郎;野海博之;Wen-Chen Chang;Ming-Lee Chu;Chia-Yu Hsieh;Natsuki Tomida;Natsuki Tomida;Natsuki Tomida
• 通讯作者: Natsuki Tomida

Probe inside a proton

质子内部的探针

• 发表时间: 2023
• 作者: Natsuki Tomida