イメージングプレートを用いた宇宙線検出器の開発

使用成像板开发宇宙射线探测器

基本信息

批准号：
11740134
负责人：
郡司修一
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Yamagata University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11740134/
关键词：
イメージングプレート重粒子線宇宙線

项目摘要

現在、研究代表者はイメージングプレート(IP)を超重粒子宇宙線検出器として開発している。IPに重粒子線が照射されると、そのエネルギーデポジットの情報は、その照射された位置に保存される。そして後にレーザーでその位置をスキャンすると、その照射位置から輝尽発光現象が起こるので、この輝尽発光を光電子増倍管等のデバイスで捕らえることで、その重粒子のエネルギーデポジットを調べることができる。しかしながら、IPにはフェーディングと呼ばれる現象が存在する。フェーディングとは、重粒子のエネルギーデポジットの情報が時間と共に失われていく現象である。我々はこのフェーディング現象を原理的に解決するために、IPからの即時発光に着目した。即時発光とは、IPに重粒子が照射された瞬間に放射される光である。もしこの即時発光から、重粒子の照射位置を素早く検出することができるのであれば、その位置に選択的にレーザーを照射して、輝尽発光を読み出すことができる。フェーディング現象が起こる前に輝尽発光を素早く読み出すことができれば、原理的にフェーディング現象を克服したことになる。そのため、まず我々はIPに数100MeV程度のAr、Xe等の重粒子を照射し、そこから十分な即時発光が観測できるかを実験により調べた。その結果、照射位置から10cm程度離れた位置に光電子増倍管を置いたとしても、十分な光量が得られることが実験から確認できた。また我々はIPの4隅に光電子増倍管をそれぞれ設置し、即時発光の受光量の差から、照射位置をどの程度の精度で読み出せるかを実験的に調べた。現在のプレリミナリーな結果では1cm程度の位置分解能でその照射位置を割り出すことができることが実験より分かった。もしその位置に選択的にレーザーを照射すれば、原理的にはIPでのエネルギーデポジットを10マイクロメーターの位置分解能で、数秒以内に読み出せる事を証明した。

目前，主要研究人员正在开发一种成像板（IP）作为超重粒子宇宙射线探测器。当IP受到重粒子束照射时，能量沉积的信息被存储在照射位置。当随后用激光扫描该位置时，从该照射位置会发生受激发光现象，并且通过用光电倍增管等装置捕获该受激发光，可以研究该重粒子的能量沉积。然而，IP有一种现象，称为衰落。衰落是一种有关重粒子能量沉积的信息随着时间的推移而丢失的现象。为了从原理上解决这种衰落现象，我们重点研究了IP的瞬时发光。瞬时发光是IP受到重粒子照射的瞬间发出的光。如果能够从该瞬时发光中快速检测重粒子的照射位置，则可以通过选择性地将激光照射到该位置来读出受激发光。如果可以在衰落现象发生之前快速读出受激发光，则原则上可以克服衰落现象。为此，我们首先用数100MeV的Ar和Xe等重粒子照射IP，并进行实验以确定是否可以从照射中观察到足够的瞬时发光。结果，实验证实，即使将光电倍增管放置在距照射位置约10cm处，也可以获得足够的光量。我们还在IP的四个角上安装了光电倍增管，并通过实验研究了从瞬时发光期间接收到的光量的差异读取照射位置的准确度。实验表明，目前初步结果表明，可以以约1cm的位置分辨率确定照射位置。我们已经证明，如果我们有选择地用激光照射该位置，原则上可以在几秒钟内以 10 微米的位置分辨率读出 IP 中的能量沉积。