波長変換ファイバー読み出しを応用した純ヨウ化セシウム複合型検出器の開発

采用波长转换光纤读出的纯碘化铯复合探测器的研制

基本信息

批准号：
20039004
负责人：
野村正
金额：
$ 1.86万
依托单位：
High Energy Accelerator Research Organization
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究計画の目的は大強度陽子加速器J-PARCで行なわれる中性K中間子実験で性能を発揮する光子・中性子複合検出器を開発することである。光子検出器であると同時に中性子を測定でき、実験中に常時中性子量をモニターできる検出器を開発することを目的としている。研究は本課題申請当時の所属機関(京都大学)の大学院生と共に遂行した。平成21年度の成果は(1) 基礎開発の継続、(2) 実用機製作、(3) 試用による性能評価、に分類される。(1) ファイバーなどの検出器構成の最適化純ヨウ化セシウム結晶シンチレータと前年度に選別した波長変換ファイバーの組み合わせに加え、ファイバーの本数や反射材の材質など最適化を行なった。また、奥行き方向に結晶を3分割して別々のファイバーで読み出す基礎モジュールを製作し、6月に東北大学電子光理学研究センター(当時、原子核理学研究施設)の電子ビームを利用して評価実験をおこなった。検出光量、入射位置毎の光量一様性、時間分解能など、基本性能を満たすことを確認した。(2) プロトタイプ検出器の製作基礎モジュールを3x3の行列状に積み上げた実用機の製作を行なった。これは光子と中性子の識別方式の試験を可能とする基本構成にあたる。9台の基礎モジュールの製作と個別試験を経た後、光を遮蔽する暗箱内に積み上げてプロトタイプ検出器(重量約100kg)とした。ファイバーからの光は通常の光電子増倍管の他、マルチアノード光電子増倍管を併用し、コストの最適化も図った。(3) 中性ビームラインでの試用J-PARCハドロン実験施設に建設された中性ビームライン(KLライン)のビーム調査実験で試用をし、光子、中性子に対するレスポンスを確認した。12月に設置し、データ収集は平成22年2月まで断続的に続けられた。光子は奥行き方向第一層に強い出力がある一方、中性子は複数層にまたがって出力しやすいという特有のパターンを観測することに成功した。詳細の解析は継続している。

该研究项目的目的是开发一个光子中的复合物检测器，该检测器将在使用高强度质子加速器J-PARC进行的中性K-Meson实验中执行。目的是开发可以与光子检测器同时测量中子的检测器，并可以在实验过程中的任何时间监测中子数量。该研究是在申请此任务时与该机构（京都大学）的研究生进行的。 2009财政年度的结果分为（1）基本开发的延续，（2）实用机器的生产以及（3）通过试用的绩效评估。（1）优化纤维和其他纤维的检测器构型，除了在上一年选择的纯碘化碘化物晶体闪光灯和波长转换纤维的组合外，我们还优化了纤维数量和反射材料的数量。此外，制造了一个基本模块，该模块将晶体划分为深度方向的三个部分，并用单独的纤维读取它们，并在6月使用来自Toohoku大学电子和光疗中心的电子束（当时，核治疗研究所）进行了评估实验。已确认满足基本性能，例如检测到的光量，每个入射位置的光量均匀性以及时间分辨率。（2）制造原型探测器，我们制造了一台实用的机器，其中基本模块堆叠在3x3矩阵中。这是允许测试光子和中子识别方法的基本结构。在制造九个基础模块并进行了单独测试后，它们被堆叠在一个黑暗盒子中，该盒子屏蔽光线以形成原型检测器（重量约100 kg）。除了传统的光电倍增管外，还将来自纤维的光与多动物光电倍增管结合使用，还可以实现成本优化。（3）在中子梁线上的试验，我们在J-PARC强体实验设施上建立的中性束线（KL线）的梁调查实验中进行了试验研究，并确认了对光子和中子的响应。它成立于12月，数据收集一直间歇性直到2010年2月。我们成功地观察到了一种独特的模式，其中光子在深度方向的第一层中具有强大的输出，而中子则很容易在多层层上输出。详细的分析仍在继续。