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。

从 2008 年开始，我们评估了我们创建的单晶金刚石探测器的性能。探测器的结构很简单：采用双面镀金的4 mm x 4 mm x 0.5 mm单晶CVD金刚石芯片作为电极，施加500 V偏置电压读出信号。作为束流试验，将该探测器设置在京都大学化学研究所的电子直线加速器的束流线上，照射100MeV的电子，收集响应数据。主要光束参数为能量：100 MeV，脉冲宽度：~60 ns，强度：10^8 至 10^9 件/脉冲，光束直径：~6 mm，重复频率：15 Hz。使用 COPPER 和 MIDAS 作为数据收集系统，由 FADC 记录来自钻石探测器的波形数据。从信号波形来看，获得了略低于 100 ns 的脉冲宽度，与照射的电子束的脉冲宽度大致相同。这比 T2K 实验中 580 ns 的光束束间距小得多，并且发现使用该探测器可以充分实现每个光束束的测量。接下来，将电子束强度扫描到J-PARC主环（MR）40GeV，0.6MW当量以获得信号，并通过与硅的响应的比值来计算束强度响应的线性度检测器同时进行测量。结果证实，在整个光束强度范围内几乎保持线性，与直线拟合的偏差在 1% 至 2% 之内。然而，观察到偏差随着光束强度的增加而增加，因此为了纳入这种影响，拟合了二次曲线，偏差在±0.2%以内。接下来，将电子束的强度设置为相当于J-PARC MR40GeV、0.6MW，并连续照射电子束40分钟，以检查在此期间信号的稳定性。结果，确认没有观察到大的信号波动，偏差在1%以内。