イメージングプレートを用いた宇宙線検出器の開発

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現在、研究代表者はイメージングプレート(IP)を超重粒子宇宙線検出器として開発している。IPに重粒子線が照射されると、そのエネルギーデポジットの情報は、その照射された位置に保存される。そして後にレーザーでその位置をスキャンすると、その照射位置から輝尽発光現象が起こるので、この輝尽発光を光電子増倍管等のデバイスで捕らえることで、その重粒子のエネルギーデポジットを調べることができる。しかしながら、IPにはフェーディングと呼ばれる現象が存在する。フェーディングとは、重粒子のエネルギーデポジットの情報が時間と共に失われていく現象である。我々はこのフェーディング現象を原理的に解決するために、IPからの即時発光に着目した。即時発光とは、IPに重粒子が照射された瞬間に放射される光である。もしこの即時発光から、重粒子の照射位置を素早く検出することができるのであれば、その位置に選択的にレーザーを照射して、輝尽発光を読み出すことができる。フェーディング現象が起こる前に輝尽発光を素早く読み出すことができれば、原理的にフェーディング現象を克服したことになる。そのため、まず我々はIPに数100MeV程度のAr、Xe等の重粒子を照射し、そこから十分な即時発光が観測できるかを実験により調べた。その結果、照射位置から10cm程度離れた位置に光電子増倍管を置いたとしても、十分な光量が得られることが実験から確認できた。また我々はIPの4隅に光電子増倍管をそれぞれ設置し、即時発光の受光量の差から、照射位置をどの程度の精度で読み出せるかを実験的に調べた。現在のプレリミナリーな結果では1cm程度の位置分解能でその照射位置を割り出すことができることが実験より分かった。もしその位置に選択的にレーザーを照射すれば、原理的にはIPでのエネルギーデポジットを10マイクロメーターの位置分解能で、数秒以内に読み出せる事を証明した。