ワイヤーチェンバーを用いた量産可能な大口径微弱光検出器の開発研究

可量产的线室大口径弱能级光电探测器的研发

• 批准号: 17654048
• 负责人: 駒宮 幸男
• 金额: $ 1.98万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17654048/
• 关键词: 光検出器; リニアコライダー; チェレンコフ光; 陽子崩壊; 大統一理論; 微弱光検出器; マルチワイヤーチェンバー; 光電面; ガスゲイン; クエンチング効果; 暗黒物質対消滅; 高エネルギーニュートリノ

本研究の目的は、安価で量産可能な代行系微弱光検出器にマルチワイヤーチェンバーを用い、プロトタイプを作成して動作原理を実証する事にある。平成18年度には、ATLAS実験で用いているThin Gap Chamberのワイヤー配置を小規模にした試作器を作成したものを用いて特にガス混合の試験を行なった。光電面の配置に関しては、昨年から引き続き様々な検討を行なった。光電面をガス増幅するワイヤーから見えなくすることが本質的に重要であり、これによって二次的、三次的な電子による信号が長く続き結局は放電してしまう可能性を排除できる。最近Gas Electron Multiplier (GEM)を何段か用いて増幅を行ない初段のGEMの表面にCslを蒸着して光電面として用いている光検出器があることを知った。確かに光電面は増幅部分からは離れているが、GEMの増幅は小さく、且つ初段のGEMのガス増幅部分の近くに光電面があるので、問題の根本的な解決には成っていない。又、CsIは紫外線に感度があるが可視光には感度が無いので、この方向も難しい事が分かった。天体観測のような一点から来る光は反射鏡やレンズなどで集められるが、陽子崩壊のように何処で起こるか分からなく且つサイズの大きい光源の光を集めることは出来ない。従って結局は光電面を広くとって、ガス増幅でローカルに信号を増幅させるか、HPDのように光電子を集めてAPDのような測定器に入射させるかしかない。HPDは複雑なダイノードが無いので作成工程は光電子増倍管に比べると圧倒的に簡単だが、20kV〜30kVもの高電圧を掛けるので、水中では使いたくない。以上の考察から、低い電圧で作動し最近市販化されたMPPCを用いてこれがどのくらいのエネルギーの電子にどのように感度があるか、ノイズが大きいのでいくつの電子まで敏感かなどの研究を行なっている。

这项研究的目的是使用多线室来创建廉价、批量生产的替代弱能级光电探测器的原型，以展示其工作原理。 2006财年，我们使用ATLAS实验中使用的薄间隙室的具有较小电线布置的原型装置进行了气体混合测试。继去年之后，我们继续对光电阴极的放置进行了各种研究。光电阴极必须隐藏在气体放大线的视野之外，从而消除二次和三次电子信号持续存在并最终放电的可能性。最近，我了解到有一种光电探测器是利用几级气体电子倍增器（GEM）进行放大，然后将Csl沉积在第一级GEM的表面，并将其用作光电阴极。诚然，光电阴极距离放大部分较远，但GEM的放大倍数较小，而光电阴极位于第一级GEM的气体放大部分附近，所以这并不能从根本上解决问题。这个方向也被证明是困难的，因为 CsI 对紫外光敏感，但对可见光不敏感。来自单个点的光（例如天文观测中的光）是使用反射镜或透镜收集的，但不可能收集来自大型光源的光，例如质子衰变，因为质子衰变发生的位置未知。因此，最终，唯一的选择是要么加宽光电阴极并使用气体放大局部放大信号，要么像 HPD 一样收集光电子并将其引导到 APD 等测量设备中。 HPD没有复杂的倍增电极，因此制造过程比光电倍增管容易得多，但它们需要20kV至30kV的高电压，因此您不想在水下使用它们。基于以上考虑，我们利用最近已经商业化的低电压运行的MPPC进行了研究，以了解它对什么能量的电子的敏感程度，以及由于噪声大而对多少电子敏感。有。