結晶シンチレータのフォトダイオード読み出しによる宇宙線観測システムの開発

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重粒子ビームを用いたPbWO_4とBGOの特性評価放医研の重粒子線加速器HIMACを利用し、PbWO_4(タングステン酸鉛)、BGO(ゲルマニウム酸ビスマス)に約2GeVから20GeVまでのエネルギー損失が得られる重粒子(Si)を照射し、エネルギー損失と発光量の関係、エネルギー決定精度を測定した。BGOの光量の測定にはフォトダイオード(PD)、PbWO_4にはPDと比較して高いゲインが得られるアバランシェフォトダイオード(APD)を使用した。昨年度の異なる核種を用いた実験結果とあわせて、20GeV程度まの核種の違いによる発光量の依存性が詳しく調べられた。多レンジ読み出しシステムのテスト1本のBGOで約0.5粒子から106粒子までの広いダイナミックレンジで粒子測定を行うための信号読み出しシステムを開発するため、BGOに大きさの異なる複数のPDを取り付け、重粒子ビームを用いた読み出しテストを行い、実証性の確認をした。CERNでの高エネルギー電子、陽子を利用した小型BGOカロリメータの性能評価BGOとPDを用いて約22放射長のカロリメータを製作し、欧州原子核研究所のSPS施設において50GeV、100GeVの陽子、電子を用いた装置評価テストを2003年度に行った。今年度はデータの詳しい解析、モンテカルロシミュレーションとの比較を行い粒子分別能力、エネルギー決定精度を調べた。これまでの研究から、CALET全吸収カロリメータの要素開発はほぼ終了し、実用性が確認された。今後より現実的な宇宙線検出器の開発、テストに着手する予定である。これらの結果は、平成16年度大気球シンポジウム、宇宙シンポジウム等で既に報告し、HIMAC共同利用研究発表会、第60回日本物理学会、2005年度宇宙線国際会議等で報告する予定である。