大強度・高輝度加速器で使用するビームモニターの開発

开发用于大强度、高亮度加速器的束流监视器

• 批准号: 16028209
• 负责人: 中家 剛
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16028209/
• 关键词: 素粒子実験; 加速器; 半導体検出器; 放射線検出器; ニュートリノビーム; 耐放射線特性; 大強度加速器

本研究では大強度・高輝度加速器でのビームモニターに使用する、ダイアモンド半導体検出器の基礎開発研究を行なった。ダイアモンド半導体検出器は大強度陽子加速器(J-PARC)や高輝度加速器(KEKB)での使用に耐える放射線耐久性を持った検出器で、今後の実用化が期待されている。本研究では、京都大学・化学研究所・先端ビームナノ科学センターにある110MeVの線形電子加速器を使って、ダイアモンド半導体検出器のビームテストを行なった。初めに、信号の時間波形を測定し10^8電子/パルスという大強度でも高速な時間応答性を観測した。そしてシリコン半導体検出器に対する電荷信号量を測定し、シリコンの20%という予想通りの結果を得た。次に、信号の印加電圧依存性を測定し、600Vまで緩やかな信号の増加を観測した。信号の電圧依存性は500V付近で0.1%/Vと、検出器が安定に動作することを確認した。続いて、信号の長期安定性と再現性の測定を行い、約10分間では0.5%以内で安定であることを確認した。ただ電圧印加直後もしくはビーム入射直後には信号の時間変動が発見され、これはポンピング効果等かもしれないが、今後追実験が必要である。最後に、J-PARCニュートリノ振動実験(T2K)でのミューオンビーム強度(10^8μ/cm^2)の領域で信号の線形性を測定し5%以内であることを測定した。今回、ダイアモンド半導体検出器に照射した放射線総量はT2K実験約1日相当分であり、信号の変化は予想通り見られなかった。本研究において、ダイアモンド半導体検出器はT2K実験やKEKB加速器でビームモニターとして使用できる要求を十分に満たすこと確認した。

This study is aimed at the fundamental development of semiconductor detectors for high intensity and high luminance accelerators. The semiconductor detectors include the high intensity positron accelerator (J-PARC) and the high brightness accelerator (KEKB), and the future application of the detectors is expected. In this study, Kyoto University, Institute of Chemistry, Advanced Science and Technology, 110MeV Linear Electron Accelerator, and Semiconductor Detector were developed. Time waveform measurement of the initial signal is 10^8 electrons/second, high intensity, high speed and time response. The charge signal quantity of the semiconductor detector is measured, and the result is obtained. Second, the voltage dependence of the signal is measured, and the increase of the signal at 600V is measured. The voltage dependence of the signal is 0.1%/V near 500V, and the stable operation of the detector is confirmed. Measurement of long-term stability and reproducibility of signals within about 10 minutes The time variation of the signal after the incident voltage is detected, and the time variation of the signal after the incident voltage is detected. Finally, the linearity of the signal in the area of J-PARC vibration intensity (10^8μ/cm^2) was measured within 5% of the vibration intensity (T2K). Now, the radiation emitted by the semiconductor detector is about T2K, and the signal is changed. In this study, the semiconductor detector is very suitable for T2K and KEKB accelerator.

项目成果

The Neutrino Physics at Accelerators : The High Intensity Frontier.

加速器中的中微子物理：高强度前沿。

• 发表时间: 2005
• 期刊: Venice 2005, Neutrino Telescope
• 作者: S.Nishida;T.Iijima et al.;T.Fujihara;T.Fujihara;H.Kawamura;H.Kawamura;H.Kawamura;K.Fujii;T.Nakaya
• 通讯作者: T.Nakaya

K2K Results

K2K 结果

• 发表时间: 2005
• 期刊: Nuclear Physics B (Proceedings Supplements) 143
• 作者: M.Hasegawa;K.Nishikawa et al.(by K2K collaboration);T.Nakaya
• 通讯作者: T.Nakaya

NEXT-GENERATION NUCLEON DECAY EXPERIMENTS

下一代核子衰变实验

• 发表时间: 2005
• 期刊: Nucl.Phys.Proc.Suppl. 138
• 作者: S.Nishida;T.Iijima et al.;T.Fujihara;T.Fujihara;H.Kawamura;H.Kawamura;H.Kawamura;K.Fujii;T.Nakaya;T.Nakaya;T.Nakaya
• 通讯作者: T.Nakaya