Development of a high position and high time resolution detector for study of nucleon structure

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これまで主に粒子飛行時間測定用に用いられてきた、Multigap Resistive Plate Chamber(MRPC)検出器を用い、粒子の通過位置と通過時間を同時に高精度で測定できるミューオン検出器の開発を行う。ミューオン検出器は、J-PARCにおいて核子構造研究のための排他的ドレルヤン反応(π-p→γ*n→μ+μ-n)断面積測定に用いる。MRPC検出器はガラスを積み重ねた構造のガス検出器である。ガラスの外側に電圧印可用のカーボンが貼られ、さらにその外側の読み出しストリップから信号の読み出しを行う。これまでの飛行時間測定用のMRPC検出器には、幅25 mm程度の読み出しストリップが用いられてきた。位置測定用のMRPC検出器では、読み出しストリップを数mm程度の幅に狭める。RPC検出器は手作業で組み立てを行う検出器である。本研究では新しいガス筐体デザイン、5 mmと間隔の短い読み出しストリップ、1 m x 0.5 mの大型のMRPC検出器の製作技術の確立を行った。読み出しストリップは1～4 mmの間で様々な太さで製作した。製作したMRPC検出器は、宇宙線およびSPring-8/LEPS2の電子ビームを用い、性能評価を行った。位置分解能・時間分解能・検出効率の評価を行い、読み出しストリップの太さやグランドの接続方法の最適化が完了した。一方、電圧印可に用いる炭素電極用のカーボンテープの生産が終了し、代替品を試験する必要が出た。海外のMRPC検出器で用いられているカーボンスプレー等の試験を行った。