高エネルギー実験での粒子識別の為の時間分解能10ピコ秒をもつ飛行時間測定器の開発

开发时间分辨率为10皮秒的飞行时间测量仪，用于高能实验中的粒子识别

• 批准号: 11740136
• 负责人: 佐藤 進
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11740136/
• 关键词: 飛行時間測定器; 時間分解能; 高エネルギー実験; チェレンコフ光; 飛行時間; 光電子増倍管; シンチレーション光; ピコ秒

高時間分解能を達成するにあたって、シンチレーション光よりも閃光性の高い(ナノ秒以下)チェレンコフ光の利用を試みた。時間特性はチェレンコフ光光子数の統計による為、光量の減衰と喪失を最小限にする必要があった。昨年11年度に於いては、光学系の最適化(チェレンコフ光発光媒体長、集光用鏡面の曲率、光電子増倍管の設置位置)を行い、第一回目の検出器作成を行った。同検出器を平成11年12月に高エネルギー物理学研究機構T1ビームラインに於いて、2GeV/cのπ中間子を用い性能評価を行った。結果は時間分解能は40ps程度と高分解能であるが、設計値を下回った。この原因として、ビームと測定器のミリメートルオーダーの軸のずれが集光の可不可を決めることが理解された。これを受け本年12年度には、チェレンコフ光発光媒体と集光用鏡面の一体化により、光学系の精度向上をはかった。本年度予算を用い、第二号機の検出器製作を行い、平成12年12月下旬に、上記T1ビームラインで2GeV/cのπ中間子を用い、再度性能評価を行った。今回はPersonal Computer上で汎用性の高いLinuxベースの、オンライン解析-体型のデータ収集系を用いた。これにより、昨年度問題になった、ビーム軸と検出器の軸のずれを測定初期において較正し測定に臨むことが出来た。この結果、時間分解能16.8p±1.2(stat.)±1.8(sys.)という、目標の10ps台を達成することが出来た。更なる時間分解能向上には、(1)光学媒体の短波長領域での光透過性、(2)光電子増倍管の増幅時間分布幅(TTS)の二者に、さらに性能の良いものを用いることが次の一手である事も視野に入った。上記平成13年に得られた実験解析結果は、Nuclear Instruments and Method等の論文に発表するため、モンテカルロ計算との比較を現在行っている。

High time resolution can be achieved by using high brightness (less than one second). Time characteristics of the photon count, attenuation and loss of light are necessary. Last year, in the middle of the year, the optimization of the optical system (the length of the light emitting medium, the curvature of the light collecting mirror, the installation position of the photoelectric multiplier tube) was carried out, and the first phase of the detector was carried out. In December 2011, the same detector was developed by the physics research institute T1. The performance evaluation was conducted on the medium and 2GeV/c π intermediate particles. The result is that the decomposition energy is 40ps. The reason for this is that the axis of the detector can be determined. This year's 12th year, the company's light emitting media and the integration of light collecting mirrors, the accuracy of the optical system This year's forecast is in use, the second machine detector is in production, the last December of 2012, the above T1 file is in use, and the second performance evaluation is in progress. This time around, we're going to find out how to use the generic Linux event, the file resolution, and the body type data collection system on Personal Computer. This is the first time that the problem has been solved. The results show that the time decomposition energy is 16.8p±1.2(stat.)±1.8(sys.) The goal is to achieve 10ps. In addition, the time resolution energy is upward,(1) the optical transmission in the short wavelength region of the optical medium,(2) the time distribution amplitude (TTS) of the optoelectronic multiplier tube, and (3) the optical field of view. The results of the analysis of Nuclear Instruments and methods obtained in the past 13 years have been compared with those of other papers.