Research and Development of Micro Pattern Gaseous Detector using DLC for Next Generation High Luminosity Particle Physics Experiments

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素粒子の標準理論を超える物理事象の探索手法として、加速器実験における衝突エネルギーと頻度をより高くすることは、最も成果の期待できる手法の一つであり、LHC実験のアップグレードを始めとして次世代の高エネルギー加速器実験の計画が進められている。このためには、粒子線を検出する検出器についても、強い放射線環境下で動作し、なおかつそれをデータとして取得できるものでなければならない。本研究では、このために高入射粒子許容量と高位置分解能を併せ持つ新型ガス放射線検出器を、微細構造技術、及びダイヤモンドライクカーボン薄膜を使った電極を用いた独自の手法として、マイクロパターンガス検出器の一種であるμ-PICにおいて、陰極電極を高抵抗素材とした粒子線検出器の開発を行い、電極構造の最適化を行うために、アノード形状の異なる複数の検出器サンプルを作製した。最初の段階で、検出器が粒子線を捉える基本的な特性や、強い放射線環境下での動作の基本特性は得られていたが、本研究課題では粒子線の飛跡検出や画像検出を可能とする二次元検出器としての開発に注力した。当初は陽極と陰極の2軸から電気信号を読み出して、これを高速のデータ処理する、Scalable readout system により二次元信号を得ることを想定していたが、コロナ禍における半導体供給不足により、システムの構築が困難となったため、新たに粒子線の入射状況を光学的に CCD カメラで読み取る手法を構築することにより、入射粒子線の二次元イメージを読み取り、これに成功した。この実験は、マイクロパターンガス検出器の国際コラボレーションである RD51 との協力により行われ、また、結果は RD51 主催の国際ワークショップにて発表した。