リサイクル材料・新蛍光素材によるＫ０稀崩壊実験用ＶＥＴＯ検出器の高速応答化の試み

尝试使用回收材料和新型荧光材料提高 VETO 探测器用于 K0 稀有衰变实验的响应速度

• 批准号: 22K03659
• 负责人: 吉田 浩司
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Yamagata University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03659/
• 关键词: 粒子線検出器; シンチレーター; 波長変換ファイバー; カロリメーター; 素粒子実験; 実験核物理

２項目について実験装置の開発整備をおこなった。(1) 5Gsps (1Gsps) -Digitizer を用いた簡便な検出器評価ベンチシステムをノートPCで利用できるように開発した。それをUVSOR放射光を用いたシンチレーターの物性実験で試用してみた。加速器がマルチバンチ運転している環境下でも、検出器信号のサンプリング、詳細な時間情報の収集ができ、高速なシンチレーターの時間応答（蛍光寿命が1~2ns）を測定できることを実証した。(2) 波長変換ファイバー（WLSF）の機械的な性質（光通信で使用される光ファイバーより硬質で曲げにくく折れやすい）に配慮した減衰長測定用暗箱を新たに作成した。これまで本学の先行研究で利用していた暗箱の２倍程度の容積を有し、ファイバー本体、光源、PMT等の光センサーなどの各デバイスにアクセスしやすくなり作業効率が改善された。光源も106Ru線源によるシンチレーター発光とLED発光を適宜入れ替えることができる。本研究の前年度に、従来品よりも応答が速いと思われるWLSF材料を３候補得ていたが、これらについて、UVSOR放射光を用いて蛍光寿命等の物性実験をおこない、応答性能等の評価を確定した。うち２種については製造メーカーのカタログに記載できる値（蛍光寿命 ~1.3ns）を得ることができた。またJ-PARC E-14 KOTO実験で新たにインストールされる荷電粒子VETO検出器「UCV」に実装される厚さ0.2mmの薄型シンチレーターについても蛍光寿命をUVSORで測定した。その主成分は1.9ns (91.4%) であり十分高速な性能を有していることがわかった。

我们开发并维护了两个项目的实验设备。 (1) 开发了使用 5Gsps (1Gsps) -数字化仪的简单探测器评估台系统，以便可以在笔记本电脑上使用。我在使用 UVSOR 同步加速器辐射的闪烁体物理特性实验中尝试了这一点。我们证明，即使在加速器以多束模式运行的环境中，也可以对探测器信号进行采样并收集详细的时间信息，并且可以测量高速闪烁体时间响应（荧光寿命为 1 到2纳秒）。 （2）我们创建了一种用于衰减长度测量的新型暗箱，该暗箱考虑了波长转换光纤（WLSF）的机械特性（它比光通信中使用的光纤更硬、更难弯曲，并且容易断裂）。它的体积大约是我们大学以前研究中使用的暗箱的两倍，可以更轻松地访问光纤本身、光源和光电倍增管等光学传感器等设备，从而提高工作效率。光源可以适当地在来自106Ru辐射源的闪烁体发光和LED发光之间切换。在这项研究的前一年，我们获得了三种候选WLSF材料，它们似乎比传统产品具有更快的响应速度，并且我们使用UVSOR同步加速器辐射进行了荧光寿命等物理性能实验，并评估了响应性能等。确认的。对于其中两个，我们能够获得可在制造商目录中列出的值（荧光寿命~1.3ns）。我们还使用 UVSOR 测量了厚度为 0.2 mm 的薄型闪烁体的荧光寿命，该闪烁体将安装在 J-PARC E-14 KOTO 实验中新安装的带电粒子 VETO 探测器“UCV”中。主成分为1.9ns（91.4%），表明其具有足够的高速性能。