平成22年度の成果

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平成22年度計画研究C01

計画研究C01・平成22年度の研究の進捗と成果

（図1）テストした 100mm角/200mm角/300mm角の GEM chamber。

（図2）CsI光電面の量子効率。緑が昨年度、赤が改善後。青はPHENIX実験(参考)。

J-PARC 原子核素粒子実験施設において物理採択された実験 E16 のためのGEM電子検出器開発を行った。同実験の目的は、原子核中での中間子質量の系統的測定により、有限密度におけるカイラル対称性の回復について確証を得ることである。同実験について、および GEM電子検出器開発状況について、計11件(うち招待講演6件)の国際会議・学会発表を行い、1本の査読つき論文を出した。

GEM電子検出器は前段：GEMトラッカー部、中段：HBD(ハドロンブラインド:GEMをもちいたガスチェレンコフ検出器)部、後段：鉛ガラスカロリメータ部の三段構成であり、前段/中段がガス電子増幅フォイル(GEM)を用いている。

GEMトラッカー部は、検出面積 100mm 角、 200mm 角、 300mm 角の3面のGEM チェンバーを持つ。各GEMチェンバーは昨年度から本年度にかけて開発した 50μｍ厚のカプトン製GEM3枚で電子を増幅し、低物質量両面2次元ストリップ電極読出基板(基材カプトン25μｍ厚)で読出しを行う。本年度のビームテストにおいては、1気圧のArCO2(70:30)ガスと 350μｍピッチの読み出しストリップを使用し、電荷情報とタイミング情報の双方を利用することで、垂直(0度)入射での分解能80μｍ、15度入射で110μｍ、 30度では130μｍを得た。この性能で、目標とする質量分解能5MeVは達成できる。

HBD部については、光電面であるCsIのGEMへの蒸着を浜松ホトニクスに依頼する他、理研でも実施し、量子効率を改善するための蒸着パラメータ (膜厚、材料純度、蒸着時の温度および真空度など)の確認を行った。改善された光電面を使用したビームテストでは、CF4ガスを発光体(長さ50cm)かつ増幅ガスとして用い、トラックあたりおよそ10光電子を得た。量子効率のさらなる向上を試みている。

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