J-PARC固定標的実験へのTOPカウンターの応用

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本研究では、高輝度 B ファクトリー実験・Belle II 実験用に開発研究が行われている新型リングイメージングチェレンコフ検出器 TOP カウンターの技術の J-PARC 固定標的実験への応用を目指した。Belle II 実験用 TOP カウンターでは高品質石英を輻射体として用いているが、非常に高価であり取り扱いが難しく、チェレンコフ検出器の輻射体として用いるには相応の技術を習熟する必要があるなどの難点もあった。そこで本研究では、近年活発に開発研究されている高透明度・高機能アクリル素材を材料にした新しい輻射体の開発を目的としており、これを用いて TOP カウンターの汎用化および大型化の可能性を模索した。アクリル輻射体試作機の製作においては、検出器関係の国際会議や国内学会等に参加し収集した情報をもとにアクリル輻射体の詳細な検討、設計を行った。高機能アクリル材料のうち、UV 光透過型のものと非透過型のものの中から特に優れた光学特性を持つものの選定を行うとともに、実際の製作方法や加工方法について詳細な検討を行った。また、アクリル輻射体試作機の光学特性を精度よく測定するために、Belle II 実験用 TOP カウンター石英輻射体用の検査システムをもとにした光学測定系を準備し、各種の測定データからアクリル輻射体本体の形状や集光ミラーの設計の最適化をさらに進める為に、Geant4 ベースのモンテカルロシミュレーションコードの開発および実装を行った。比較的大きな試作機製作の段階においては、製造方法や加工方法において技術的な困難が見つかったが、材料の再選定により解決の道筋をつけることができた。