チェレンコフ望遠鏡の検出効率向上に関する研究

カンガル-計画で開発が進められている解像型チェレンコフ望遠鏡は、光を集光する鏡とその焦点に多数の光電子増倍管を置くことで構成されている。本研究は、このカンガル-望遠鏡の有効面積を拡大することを目標としている。一般的に光電子増倍管は、その光りの入射窓に比べ光電面の面積が小さい。そのため光電子増倍管にライトガイドを接続することにより、光電子増倍管の有効面積を100%に近づけることが原理的には可能である。しかしながらライトガイドの接続により、その中で光りの減衰が生じたり、またライトガイド表面での反射効率が100%に達しないため、逆に有効面積を減らしてしまう可能性がある。そのため平成7年度は、ライトガイド中での光りの減衰状況の研究を行った。まず最初に、ライトガイド中での光りの軌跡を追うためのシュミレーションプログラムが制作された。このプログラムは、ライトガイドの形、屈折率、表面の研磨状態、光りの減衰長等のパラメーターを入力することにより、光りの集光率を計算するものである。またこのプログラムが現実的な状況を再現するかを調べるために、実際にカンガル-計画で使用される光電子増倍管と数種類のライトガイドを購入し、その光の集光率を調べた。光りの発生源としては、微弱な光りを発生する特殊な装置を現在山形大学は所有していないため、シンチレーターに硬X線を当てることで、シンチレーター中で数千の光子を発生させて代用した。そしてシンチレーターと光電子増倍管の間に数種のライトガイドを挟むことにより、実験的にシュミレーションプログラムの正当性を確認した。また厚さ2〜3cmのライトガイドに対しては、その中で光りは90%以上集光されるという事が確認されたので、ライトガイドの使用は有効面積の拡大に非常に有効であるということが明らかになった。

カンガル-計画で開発が進められている解像型チェレンコフ望遠鏡は、光を集光する鏡とその焦点に多数の光電子増倍管を置くことで構成されている。本研究は、このカンガル-望遠鏡の有効面積を拡大することを目標としている。一般的に光電子増倍管は、その光りの入射窓に比べ光電面の面積が小さい。そのため光電子増倍管にライトガイドを接続することにより、光電子増倍管の有効面積を100%に近づけることが原理的には可能である。しかしながらライトガイドの接続により、その中で光りの減衰が生じたり、またライトガイド表面での反射効率が100%に達しないため、逆に有効面積を減らしてしまう可能性がある。そのため平成7年度は、ライトガイド中での光りの減衰状況の研究を行った。まず最初に、ライトガイド中での光りの軌跡を追うためのシュミレーションプログラムが制作された。このプログラムは、ライトガイドの形、屈折率、表面の研磨状態、光りの減衰長等のパラメーターを入力することにより、光りの集光率を計算するものである。またこのプログラムが現実的な状況を再現するかを調べるために、実際にカンガル-計画で使用される光電子増倍管と数種類のライトガイドを購入し、その光の集光率を調べた。光りの発生源としては、微弱な光りを発生する特殊な装置を現在山形大学は所有していないため、シンチレーターに硬X線を当てることで、シンチレーター中で数千の光子を発生させて代用した。そしてシンチレーターと光電子増倍管の間に数種のライトガイドを挟むことにより、実験的にシュミレーションプログラムの正当性を確認した。また厚さ2〜3cmのライトガイドに対しては、その中で光りは90%以上集光されるという事が確認されたので、ライトガイドの使用は有効面積の拡大に非常に有効であるということが明らかになった。