光ファイバーによるシンチレータ光検出の系統的研究

高エネルギー物理学の重要な検出器の一つであるシンチレーションカウンターは、シンチレーターからの微弱な光を適当なライトガイドを通して光電子増倍管に導くものである。この時のライトガイドとしては従来、プラスチックを棒状、板状又は特殊な加工を施したものが利用されてきたが、実験装置の複雑化と共に、ライトガイドの形態に柔軟性を持つものが求められてきている。我々は柔軟性を持つフライトガイドとして、光ファイバーに着目した。一般に、光ファイバーは、強い光を通すには適しているが、シンチレーター光のような微弱な光を通すには不向きであると思われてきた。しかしながら、我々の基礎的な研究によれば、例えば厚さ5mmくらいのシンチレータ光でも十分に通すことが出来、ライトガイドとして必要な条件を満足していることが明らかになった。この実績を基に、光ファイバーのライトガイドとしての有効性に関して、より系統的な研究を行った。主たる項目は以下の通りである。1.光ファイバーによるライトガイドの製作。2.プリアレプ、その他の電子回路の製作。3.データ収集・解析システムの開発・整備4.光ファイバー、シンチレーターの放射線損失の測定。5.光ファイバーの形状に対する出力信号変化の系統的研究。6.粒子飛行時間(TOF)カウンターとしての、時間分解能向上に対する効果の研究。これらの研究を通して、光ファイバーは、高エネルギー実験で用いられる場合、耐放射性があり、形状の変化にもあまり影響されず、有効であることがより明らかとなった。又、TOFの時間分解能向上に関しては当初予想程には明確な結果が得られず、今後さらに研究を続けたい。

高エネルギー物理学の重要な検出器の一つであるシンチレーションカウンターは、シンチレーターからの微弱な光を適当なライトガイドを通して光電子増倍管に導くものである。この時のライトガイドとしては従来、プラスチックを棒状、板状又は特殊な加工を施したものが利用されてきたが、実験装置の複雑化と共に、ライトガイドの形態に柔軟性を持つものが求められてきている。我々は柔軟性を持つフライトガイドとして、光ファイバーに着目した。一般に、光ファイバーは、強い光を通すには適しているが、シンチレーター光のような微弱な光を通すには不向きであると思われてきた。しかしながら、我々の基礎的な研究によれば、例えば厚さ5mmくらいのシンチレータ光でも十分に通すことが出来、ライトガイドとして必要な条件を満足していることが明らかになった。この実績を基に、光ファイバーのライトガイドとしての有効性に関して、より系統的な研究を行った。主たる項目は以下の通りである。1.光ファイバーによるライトガイドの製作。2.プリアレプ、その他の電子回路の製作。3.データ収集・解析システムの開発・整備4.光ファイバー、シンチレーターの放射線損失の測定。5.光ファイバーの形状に対する出力信号変化の系統的研究。6.粒子飛行時間(TOF)カウンターとしての、時間分解能向上に対する効果の研究。これらの研究を通して、光ファイバーは、高エネルギー実験で用いられる場合、耐放射性があり、形状の変化にもあまり影響されず、有効であることがより明らかとなった。又、TOFの時間分解能向上に関しては当初予想程には明確な結果が得られず、今後さらに研究を続けたい。