素粒子・核物理実験用ライトガイドの最適形状とスケーリング則の確立

粒子/核物理实验光导最佳形状和比例定律的建立

• 批准号: 23914005
• 负责人: 千賀 信幸
• 金额: $ 0.38万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-23914005/
• 关键词: ライトガイド; 最適形状; スケーリング則

研究目的素粒子・核物理実験では、プラスチックシンチレータと光電子増倍管(PMT)、ライトガイドが多用されている。素粒子・核物理実験においては、プラスチックシンチレータの形状や大きさは問題となるが、ライトガイドについての議論は行われない。また、プラスチックシンチレータを使用した実験の報告は多数あるが、ライトガイドについての報告はほとんどない。本研究では、ライトガイドの最適形状の確立を目指した。研究方法本研究を遂行するに当たり、新規にライトガイドの設計を行った。ライトガイドはフィッシュテール型を採用し、角度10度から50度まで5度刻みで設計し、製作を行った。使用したシンチレータは20×150×400mmで、オプティカルグリースで接合させた。ライトガイドとシンチレータには反射材として市販のアルミフォイル(光沢面を内側)に巻きつけた。測定は暗箱の中で行った。使用した線源は^<60>Coとした。PMT(H7195)は2本使用(同時計数)し、PMTのゲインとゲート幅(120ns:遅い成分も全て取るため)の調整を行った後にQDCスペクトルを取った。研究成果ライトガイドの性能評価は、測定したデータを基に^<60>Coのコンプトンエッジにおける光電子数の比較を行った。光電子数は、QCDのチャンネルとペデスタル、シングルフォトンピークから求めた。この際に使用したフィット関数はガウス関数を用いた。比較の結果、光量が最大になる角度は30度であることが判明した。これは、低角側の方が光量が多いという予想と異なる結果となった。この理由は、低角側では屈折による減衰は少ないが長い光路長によりライトガイド内での減衰が支配的となり、広角側ではその逆が起きていると考えられる。なお、各ライトガイドの光量の差は数%しかなかった。これらの結果から、2インチ管のPMTを用いたライトガイドを設計する場合は、角度を30度とし、シンチレータの幅とライトガイドの商さ(シンチレータ面とPMT光電面)の比を4:3とすると良い。この比に対して、シンチレータの厚さは関係ないと考えられる。

The objective of this study is to study the multi-purpose application of particle and nuclear physics in photoelectron multiplier tubes (PMTs). In the case of elementary particles and nuclear physics, the shape and size of the problem are discussed. There are a lot of reports on how to use it. This study is aimed at establishing the optimal shape of the surface. Methods: This study was carried out in accordance with the requirements of the new regulations. The design and production of the model are carried out at an angle of 10 degrees, 50 degrees and 5 degrees. Use the 20×150×400mm joint. The light source is located on the inner side of the reflective material. Measure the distance between them. Use the line source<60>. PMT(H7195) is used for 2 times (simultaneous counting), PMT is The results of the study <60>were evaluated and compared with the photoelectron numbers of the samples. Photoelectron count, QCD, and color selection. The number of users is not the same as the number of users. The result of the comparison is that the maximum amount of light is 30 degrees. The amount of light on the low angle side is different from that on the low angle. The reason for this is that the lower corner side is opposite to the lower corner side, the lower corner side is opposite to the lower corner side, and the lower corner side is opposite to the lower corner side. The difference in the amount of light between each color is several %. The result is that the ratio of PMT to PMT photoelectric surface is 4:3, and the angle is 30 degrees. The relationship between the two sides is very close.