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10ps時間分解能TOF検出器の開発

开发10ps时间分辨率TOF探测器

基本信息

批准号：
16740137
负责人：
居波賢二
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
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/grant/KAKENHI-PROJECT-16740137/
关键词：
TOF MCP-PMT チェレンコフ光

项目摘要

ビームテストにおけるデータを元にシミュレーションの改良を行い、再現性のよい結果を出せるようパラメータの調整を行った。それを用いて衝突型加速器実験に使用可能なデザインの最適化を前年度に引き続き行なった。前年度では、現実的なコストで有効範囲を広く取るために、輻射体である石英をタイル状に並べ、その片側面に光を検出する光電子増倍管をつける形状を基準とし、チェレンコフ光の性質を利用することで個々のカウンタの配置を最適化することを行った。結果、どのタイルに対しても最低限20psの時間分解能が達成できるデザインを構築した。衝突点に一番近いタイルの長さを短く、離れるにつれてしだいに長くするようにした。この方式では、タイルを短くすれば時間分解能が向上するが、その場合、全体の光検出器の数が増えコストの増大を招くため、個々のタイルの形状を変更し、サイズを変更しないで時間分解能を向上させることを目指した。タイルTOFでは、光発生時での時間のばらつきは数ps程度と少ないが、伝播の途中で光検出器に対する波面が広く、光の密度が少なくなるため、光子が光検出器に到達する時間に統計的なふらつきが生まれ、時間分解能の向上が制限される。そのため、波面を揃えるように、輻射体を光検出器側が底面となる台形にすることを考案し、シミュレーションによって検証を行った。しかし、荷電粒子に対する有効面積を減らすことのない輻射体では、時間分解能の向上する入射条件が限定的であり、個々のタイルを効率的に並べることができないことが分かった。生産コストを考慮すると、四角形のものが最も現実的であると結論する。また、TOF検出器としての時間分解能の限界を探るため、光検出器正面からの入射に対するビームテストを行った。その結果、石英厚4mmの輻射体のときに約5psの時間分解能が得られた。実現できたTOF検出器としては世界最高性能である。

The improvement and reproducibility of the results of the project are discussed in detail. In the past, the use of collision-type accelerators has been optimized. In the past year, there have been a number of changes in the shape of quartz, the shape of quartz, the shape of the bottom surface of the plate, the shape of the photomultiplier tube, the shape of the reference, the use of the properties of the light, the optimization of the configuration of the light. The results show that the minimum time resolution of 20ps can be achieved. At the point of conflict, there is a long and short period of time when you are close to each other, and a long and short period of time when you are away. The number of light emitters increases, and the shape of light emitters changes. TOF, the time of light generation, the number of ps, the wave front, the density of light, the time of photon arrival, and the upward limit of time resolution energy. The radiation detector side is the bottom surface of the radiation detector. The charged particles are divided into two parts: the first part is divided into two parts: the second part is divided into two parts: the third part is divided into two parts: the fourth part is divided into three parts: the fourth part is divided into two parts: the fourth part is divided into three parts: the fourth part is divided into four parts: the fourth part is divided into four The most important conclusion of the production process is to consider the shape of the square. TOF detector and time resolution energy limit detection, optical detector front and incident time limit detection As a result, a time-resolved energy of approximately 5ps was obtained for a radiator with a quartz thickness of 4 mm. The world's highest performance TOF detector