Detector/LPMWDC のバックアップ(No.2)

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  • 1 (2008-05-09 (金) 13:22:22)
  • 2 (2008-05-09 (金) 16:03:47)
  • 3 (2008-05-09 (金) 19:33:03)
  • 4 (2008-05-09 (金) 22:03:21)

SHARAQビームライン用 低圧動作型ドリフトチェンバーの開発

概要

SHARAQスペクトロメーターのビームラインにおいて、不安定核ビームの軌道をモニターする位置検出器の開発を行っています。高精度の原子核反応を行うため、不安定核ビームの標的への入射角度を精密に測定しなければいけません。精度の良い入射角度の測定には、実際にビームがどのような軌道を描いてビームラインを通過したかを理解する必要があります。多重散乱が大きいと、ビームの軌道が大きく変化するため、高精度の入射角度の測定を行うことができません。このため、検出器は最小限の物質量に抑えて、位置分解能に与える多重散乱の影響は少なくしたい。この要求を満たす検出器として、低圧動作型ドリフトチェンバー(Low-pressure Multi-Wire Drift Chamber,LP-MWDC)の開発をしています。

ドリフトチェンバーとは

ドリフトチェンバーは、検出器内に飛来した放射線の軌跡を測定する装置です。ポテンシャルワイヤーとアノードワイヤーは等間隔に交互に並んでいて、カソードの電極は上下を挟むように配置されています。ポテンシャルワイヤーとカソードには、マイナスの高い電圧が掛かっています。また、アノードワイヤーは接地されて、カソード面から高電位です。測定する原理としては、放射線が持つ電離作用を用います。放射線はガスをイオンと電子に電離されて、電子はアノードワイヤーを中心とした電場の影響により、アノードワイヤーに向かってほとんど一定の速度で移動(ドリフト)します。電子がアノードワイヤーに到達すると、電子雪崩により、電子の数が増幅します。アノードワイヤーでは、電子を信号をして取り出します。放射線が検出器を通過した時刻と電子がアノードワイヤーに到達した時刻の差を測定することができれば、放射線が通過した位置を求めることができます。

仕様

　この検出器は、6層の面で構成されています。ワイヤーの層の挟むようにカソードの電極面があり、３層で1組となっていて、90度回転した組が奧にあります。正面と奧のカソードはストリップ状になっており、ディレイラインと接続してあります。カソード面では、ディレイラインを用いて信号を読み出します。この検出器に用いられるガスは、イソブタンです。多重散乱の影響を最小限に抑えるため、ガスの圧力は大気圧の1/10程度です。

特徴

この検出器には、2つの大きな特徴があります。1つ目は、装置が持つ物質量が多重散乱の影響を抑えるため最小限となってます。一般的に、高エネルギー実験や原子核実験で用いられているドリフトチェンバーでは、ガスは大気圧となってます。しかし、私達が角度を精度良く測定を行う際に、多重散乱の影響を十分考慮しなくてはいけません。ガスが大気圧では多重散乱の影響が大きいため、RIビームの軌道が大きく変化してしまいます。これでは、実験においての測定精度に影響を与えてしまいます。私達は、ビームの入射角度を精度良く測定を行うために、ガスの圧力を下げることで物質量を抑えました。

2つ目は、ディレイラインを用いた信号の読み出しを行うことです。この装置は、ワイヤーとストリップ状の電極で構成されたユニークなドリフトチェンバーです。これは、新しい試みです。電極では、接続されたディレイラインを用いて信号を読み出すことが可能となりました。これは、ワイヤーと比べて、信号処理が容易となります。ディレイラインを用いることで、ディレイラインの両端に現れる信号の時間差から位置を求めることができます。今までは、ワイヤーかストリップ状の電極のどちらか一方を用いた検出器はありましたが、今回は両方を用いたハイブリット型です。両方を用いることで、ワイヤーが持つ高い検出効率と計数率と、ディレイラインが持つ信号処理の利便性の2つのメリットを得ることができます。

参考文献

• A.Saito et al.: CNS Report. 2006 (2007) 67.