次世代ニュートリノ実験でのミューオンモニター用ダイヤモンド検出器の研究

下一代中微子实验中μ介子监测金刚石探测器研究

基本信息

批准号：
20039009
负责人：
山本和弘
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Osaka City University
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

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20039009/
关键词：
素粒子(実験)粒子測定技術

项目摘要

平成20年度に引き続き、作成した単結晶ダイヤモンド検出器の性能評価を行った。検出器の構造は、4mm×4mm×0.5mmの単結晶CVDダイヤモンドチップの両面に金でメタライズを施して電極としたシンプルなもので、500Vのバイアス電圧をかけて信号を読み出した。ビームテストとして、京都大学化学研究所の電子線型加速器のビームラインにこの検出器を設置して100MeVの電子を照射し、その応答のデータを収集した。主なビームパラメーターは、エネルギー:100MeV、パルス幅:～60ns、強度:10^8～10^9個/パルス、ビーム径:～6mm、繰り返し周波数:15Hzであった。データ収集システムには、COPPERとMIDASを用い、FADCによりダイヤモンド検出器からの波形データを記録した。信号の波形を見ると100ns弱のパルス幅が得られ、照射した電子ビームのパルス幅とほぼ同程度であった。これはT2K実験のビームバンチ間隔580nsよりも十分小さく、この検出器によってバンチごとのビーム測定が十分可能であることが分かった。次に、電子ビーム強度をJ-PARCメインリング(MR)40GeV, 0.6MW相当までスキャンして信号を取得し、同時に取ったシリコン検出器の応答との比を取ってビーム強度に対する応答の線型性を測定した。結果は、ビーム強度の全領域においてほぼ線型性を保っことが確認され、直線フィットからのずれは1～2%以内に納まった。ただし、ビーム強度の上昇に伴ってずれが大きくなる様子も見えたので、この効果を取り入れるために2次曲線でフィットを行うと、そこからのずれは±0.2%に納まった。次に、電子ビームの強度をJ-PARC MR40GeV, 0.6MW相当に設定して40分間にわたり連続照射し、その間の信号の安定性を見た。その結果、大きな信号の変動は見られず、そのずれは1%以内に納まることが確認された。

在2008财年之后，进行了产生的单晶钻石探测器的性能评估。检测器结构很简单，在4mm x 4mm x 0.5mm的单晶CVD钻石芯片的两侧具有金属化，并形成电极，并应用了500V的偏置电压来读取信号。作为梁测试，将检测器放置在京都大学化学研究所的电子束加速器的光束线上，以照射100 mee电子，并收集了有关响应的数据。主梁参数为能量：100 MEV，脉冲宽度：〜60 ns，强度：10^8-10^9件/脉冲，梁直径：〜6mm，重复频率：15Hz。数据采集系统使用铜和MIDAS使用FADC记录钻石检测器的波形数据。查看信号波形，获得了仅100 ns的脉冲宽度，该脉冲宽度与辐照电子束的脉冲宽度大致相同。这比T2K实验中的580 ns的光束束间距足够小，发现该检测器将允许每束的梁测量足够的光束测量值。接下来，将电子束强度扫描到40 GEV，相当于J-PARC主环（MR）0.6 MW，以获得信号，并同时测量了对梁强度的响应的线性，并通过将硅探测器的响应与硅强度的响应进行响应。结果证实，在所有区域，梁强度几乎是线性的，在1-2％以内线性拟合的偏差。但是，我们还看到，随着梁强度的增加，偏差会增加，因此，当我们应用二次曲线以结合此效果时，该点的偏差设置为±0.2％。接下来，将电子束的强度设置为J-PARC MR40GEV，相当于0.6MW，并连续辐照40分钟，并观察到信号稳定性。结果，未观察到明显的信号波动，并证实偏差在1％以内。