J-PARCでのKL→πνν分岐比測定の為のCsI検出器と読み出し回路の開発研究

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本年度は、昨年度に計画した東北大学電子光理学研究センターでのCsIカロリメータのビームテストを行い、そのデータの解析を行った。CsIカロリメータは個々に開発研究が進められてきたCsI結晶、光電子増倍管、コッククロフト型高電圧電源、Flash ADC、FPGAファームウェアやトリガーボードで構成されるが、中性粒子のみを扱うKOTO実験では、実験中にカロリメータの性能を評価するのは容易ではない。この施設の陽電子ビームエネルギーは最大800MeVであり、KOTO実験でカロリメータに入射するγ線のエネルギー領域に近い。また、カロリメータ上の入射位置やエネルギーを精度よく決定できる陽電子ビームはテスト実験に適している。このビームテストの狙いは主に2つあり、1つは個々に開発を進めてきたカロリメータの構成する機器の初の実践的な統合試験として基本的な動作の確認と細かな問題点の洗い出しを行うこと、もう1つカロリメータの最終的な性能評価を行うのが狙いである。前述の通り、このビームテストは開発を進めてきたFADC、FPGAファームウェアやトリガーボードなどのデータ取得系の統合試験の意味合いも強いため.はじめに取得したデータそのものの整合性や品質のチェックを行い、基本的な読み出しスキームの確立を確認した。また、波形変換フィルタを通したCsI結晶からの信号をFADCで記録し、その波形データから入射エネルギーや時間情報を再構成するという手法自体も新しい試みであるため、この手法を確立した。そしてビームテストで得たデータの解析を行い、我々KOTO実験のCsIカロリメータで期待されるエネルギー分解能、時間分解能、位置分解能などの各種分解能の他、時間的に近接した2つのシグナルを分離し元の情報を取り出す際の性能を明らかにした。