高頻度中性子環境下における比例計数型ガス検出器の安定動作に関する研究

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本年度は、5月と8月の2回にわたり、日本原子力研究機構FNSにおける大強度中性子ビームラインにおけるビームタイムを、合計2週間得ることができた。これにより、主に以下の二つのテーマに大別される検出器の試験を行うことができ、高頻度中性子環境化におけるワイヤー型検出器の挙動について、理解を深めることができた。1.2.5MeV中性子源を用いた検出器の特性テスト重水素ターゲットに対して重水素ビームを衝突させることにより得られる2.5MeVの単色中性子を用いて、薄型の比例計数型ガス検出器の特性調査を行った。昨年度は、三重水素ターゲットを用いることにより14MeVの単色中性子を用いたが、本年度行った試験によって、MeV領域での検出器の挙動に対するエネルギー依存性を知ることができる。測定項目は、中性子による信号の発生確率、放電確率、及び信号電荷の分布である。このうち信号の発生確率については、昨年度行った14MeV中性子の場合と比較し1/5程度の値である0.02%程度の値が得られた。本研究では、入射中性子と検出器の相互作用について計算機シミュレーションも行っており、2.5MeVの中性子に比べて、14MeVの場合の方が、検出器構造体による反跳原子核が5倍程度出やすいという結果を得ており、これはこの実験結果とも良い一致を見せている。2.ATLAS実験用大型TGCを用いた信号の測定比例係数型の検出器の特徴の一つとして、大型化しやすいということが挙げられるが、本研究においては、LHC実験におけるATLAS検出器で実際に用いられるものと同じタイプの検出器(Thin Gap Chamber)を用いて、信号測定を行った。この測定においては、確実に中性子由来の信号を捉えるために、中性子ビームをパルス状に出し、飛行時間測定法による信号測定時間の制限をかけた。この結果、中性子由来の大きな信号を受けた場合、多くの場合信号線間や、検出器間のクロストークが観測され、本検出器をATLAS実験で用いる際の問題点や、改善すべき点を提示することができた。なお、本研究の成果については、物理学会年会/分科会で適宜報告しており(本年度は4件)、投稿論文についても現在作成中である