ワイヤーチェンバーを用いた量産可能な大口径微弱光検出器の開発研究

可量产的线室大口径弱能级光电探测器的研发

• 批准号: 17654048
• 负责人: 駒宮 幸男
• 金额: $ 1.98万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17654048/
• 关键词: 光検出器; リニアコライダー; チェレンコフ光; 陽子崩壊; 大統一理論; 微弱光検出器; マルチワイヤーチェンバー; 光電面; ガスゲイン; クエンチング効果; 暗黒物質対消滅; 高エネルギーニュートリノ

本研究の目的は、安価で量産可能な代行系微弱光検出器にマルチワイヤーチェンバーを用い、プロトタイプを作成して動作原理を実証する事にある。平成18年度には、ATLAS実験で用いているThin Gap Chamberのワイヤー配置を小規模にした試作器を作成したものを用いて特にガス混合の試験を行なった。光電面の配置に関しては、昨年から引き続き様々な検討を行なった。光電面をガス増幅するワイヤーから見えなくすることが本質的に重要であり、これによって二次的、三次的な電子による信号が長く続き結局は放電してしまう可能性を排除できる。最近Gas Electron Multiplier (GEM)を何段か用いて増幅を行ない初段のGEMの表面にCslを蒸着して光電面として用いている光検出器があることを知った。確かに光電面は増幅部分からは離れているが、GEMの増幅は小さく、且つ初段のGEMのガス増幅部分の近くに光電面があるので、問題の根本的な解決には成っていない。又、CsIは紫外線に感度があるが可視光には感度が無いので、この方向も難しい事が分かった。天体観測のような一点から来る光は反射鏡やレンズなどで集められるが、陽子崩壊のように何処で起こるか分からなく且つサイズの大きい光源の光を集めることは出来ない。従って結局は光電面を広くとって、ガス増幅でローカルに信号を増幅させるか、HPDのように光電子を集めてAPDのような測定器に入射させるかしかない。HPDは複雑なダイノードが無いので作成工程は光電子増倍管に比べると圧倒的に簡単だが、20kV〜30kVもの高電圧を掛けるので、水中では使いたくない。以上の考察から、低い電圧で作動し最近市販化されたMPPCを用いてこれがどのくらいのエネルギーの電子にどのように感度があるか、ノイズが大きいのでいくつの電子まで敏感かなどの研究を行なっている。

这项研究的目的是使用多线腔室来创建原型，通过使用替代弱的光电检测器来证明运行原理，而弱光电探测器可以廉价且批量生产。在2006年，特别是使用原型进行了气体混合，该原型产生了Atlas实验中使用的薄间隙室的小型电线布置。自去年以来，已经对光电表面的布置进行了各种考虑。从根本上重要的是要从气体放大线中看不见光电表面，这消除了二次和三级电子信号将持续很长时间并最终被放电的可能性。最近，我了解到有一个光电探测器使用几个阶段的气体电子乘数（GEM）来放大它，并将CSL用作第一阶段GEM表面的光电表面。的确，光电表面远非放大部分，但是GEM的放大很小，光电表面位于第一阶段GEM的气体扩增部分附近，因此这不能为问题提供基本解决方案。此外，由于CSI对紫外线敏感，但对可见射线不敏感，因此该方向也很困难。从天文观测的点中，从反射镜或镜片收集了类似天文观测的光线，但是像质子衰减一样，不可能从大型光源收集光，这是不知道会发生的，这是不可能的。因此，最后，唯一要做的就是将光电表面宽宽，要么通过放大气体来扩大局部信号，要么收集像HPD这样的光电子，然后输入诸如APD之类的测量设备。 HPD没有复杂的动态，因此生产过程比Photolultiplier管要容易得多，但是它们的高电压为20kV至30kV，因此您不想在水下使用它。基于上述考虑，我们一直在研究它对在低电压下运行的电子敏感的能量，以及由于大噪声所致的电子敏感。