鉛タングステンと純ヨウ化セシウム結晶を用いた複合型光子中性子両用検出器の開発

使用铅钨和纯碘化铯晶体开发复合光子中子探测器

基本信息

批准号：
19034005
负责人：
野村正
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：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究はフレーバー物理学の中の一つの方向性である中性K中間子の稀崩壊過程の分岐比測定に関する課題である。中性K中間子を飛来させるビームの中には大量の中性子が含まれているが、ビーム領域周辺にも無視できない量の中性子が染み出てきており(ハロー中性子)、これらが検出器と散乱することで信号事象とよく似た現象を発生させる。次世代実験でこの問題を克服するためには、飛来している実際のハロー中性子量を実験中にリアルタイムで測定することが重要だと考えられる。実験の要請より、この検出器は光子検出器としての機能も同時に持たなければならない。光子と中性子の数量やエネルギーを測定でき、しかも両者の識別が可能であるような、光子中性子両用検出器の開発が不可欠である。本研究では純ヨウ化セシウム結晶シンチレータを複数組み合わせた複合型検出器の開発を具体的目標とした。結晶の種類は発光量やコストなどの要因を考え合わせて決定した。本課題では以下のことをおこなった。(1)検出器の諸パラメータの最適化検出器のサイズや配置などをシミュレーションによって最適化する。これにより中性子測定機能の付加のみならず、バックグラウンド事象そのものを減少できることを確認した。(2)読み出し方法の検討と性能評価限られた設置スペースでヨウ化セシウム結晶の光を読み出す方法として波長変換ファイバーの使用を考え、試験機によって性能を評価した。特に波長変換材の異なる数種類のファイバーを検討・測定・評価し、ヨウ化セシウム結晶の発光波長域や光検出器の感度領域に適合したものを選択することで、十分な性能が得られることを確認した。

这项研究是关于测量中性K介子稀有衰减过程的分支比的一项任务，该过程是风味物理学的一个方向。发送中子的光束包含大量中子，但是大量无法忽略的中子也在横梁区域（Halo中子）周围渗出，这些中子与检测器散射，从而导致与信号事件相似的现象。为了在下一代实验中克服这一问题，认为在实验过程中实时测量飞行位置的实际光晕中子数量很重要。根据实验的要求，该检测器还必须充当光子检测器。开发基于光子中子的检测器至关重要，该检测器可以测量光子和中子的数量和能量，并可以区分它们。这项研究旨在开发一种结合多个纯碘化碘化晶体晶体闪烁体的复合探测器。晶体的类型是通过考虑诸如光发射和成本等因素来确定的。在此任务中，进行了以下操作：（1）优化检测器的各种参数，通过仿真优化检测器的大小和布置。这证实了不仅增加了中子测量功能，还可以减少背景事件本身。（2）对阅读方法和性能评估的研究，将波长转换纤维的使用被视为一种在有限安装空间中从碘化纤维晶体中读取光的方法，并使用测试仪评估了性能。特别是，我们检查，测量和评估了具有不同波长转化材料的几种类型的纤维，并确认可以通过选择适合于碘化纤维碘化物晶体的发射波长范围的纤维范围来实现足够的性能。