MPGDの開発 　　　宇野彰二 平成17年5月25日

MPGDの利用範囲 TPC 2次元検出器（含X線） 位置情報のあるGas PM(安価、低物質） 非連続なワイヤーによって行く部分でのEｘBが避けられる。 イオンフィードバックが少ない 2次元検出器（含X線） High　rateに耐えられる。 X線検出器として有効になれば応用範囲広がる。 宇宙からのX線、医学応用、構造解析、文化財調査 位置情報のあるGas　PM(安価、低物質） Ring　Imaging

GEMの利点 安価、大型化容易 ガス増幅部と読み出し部とが独立 多段化可能 高電場が局在 ガス検出器の特徴を生かす。 多段化可能　 低電場　放電を避けられる。 他の補助にも出来る 高電場が局在 放電の抑制効果

GEM

開発アイテム GEMフィルム自体 TPC X線検出器 Gas PM 大きなもの、安価 → ケミカルエッチング 3次元 大きなもの、安価　→　ケミカルエッチング TPC 3次元 ILC、原子核と共同開発 パッド、アナログ読み出し X線検出器 2次元 ストリップ、デジタル読み出し Gas　PM 高ゲイン CｓI　Photo　Cathode等

MPGD開発年次計画 17年度 前期 後期 10cmx10cmのテストチェンバーの製作 GEM ： CERN製または渕上ミクロのプラズマ 林栄で型に取り付け 3層でILC-TPCのプロトタイプと基本的に同じ構造 読み出しPCB　XYのストリップ　(400mmピッチ) Belle　CDC用エレキで信号の確認 基本特性の理解 後期 10cmx10cmのX線検出器の製作 構造は、基本的に上記と同じ エレキ　：　VA1チップ＋田中製K2Kエレキを修正 年度内にX線のイメージ画像が取れることを目指す。　

X線検出器 とりあえず、１０ｘ１０ｃｍ２のX線検出器で 2次元の画像が取れることを示す。 直交したストリップ デジタル読み出し 既存のエレキ 次年度以降大型化 直交したストリップ かなり先で小パッド？ デジタル読み出し テストは別エレキでアナログを読むこともOK 既存のエレキ 次年度以降専用ASICの開発？

テスト　チェンバー

Flexible Printed Circuit Readout Board (ROB) Readout Board high position resolution 2 dimensional readout components double layers of perpendicular copper strips fabrication procedure close to one of used for GEM wet etching ~ Raytech, CERN laser etching ~ Raytech Flexible Printed Circuit 500 channel 100mm Cu (4um) Kapton (50um) G10 (100um) 400um 340um 80um electron microscope image and schematic image prototype

Fabrication procedure of ROB Raytech Wet etching Laser etching CERN Cost 1,000,000/3sheet Problem Over etching Mountain shape only 50um kapton

3方向読み出し

X線吸収画像

X線結晶構造解析へ 時間情報のある二次元画像＋結晶を回転 原理的には「一回転」で「全反射角」をカバー X線構造解析 　　　　原理的には「一回転」で「全反射角」をカバー X線構造解析 μ-PICで撮られた連続写真

２D積分イメージ (一般の検出器でも得られる) X線結晶構造解析　原理実証実験 イリド（C11H10O2S）結晶（直径400μm）を解析 回転角度（検出時間）情報による強力なBG除去　 3D積分イメージ (回転角度情報) ２D積分イメージ (一般の検出器でも得られる) 約100秒の測定で CCD3時間に匹敵する結果を得た 5σ超を抽出 （1556 SPOTS）

GEMフィルム自体 ケミカルエッチング プラズマエッチング レーザー CERN,アメリカ 大型化、安価 印加時間によりGainが増大する。 張り方の方法の確立 印加時間によりGainが増大する。 解決策の模索 本当に問題化？仕様として受け入れる？ 日本でもこの手法の確立を目指す。 プラズマエッチング 東大CNS 大型 開発状況を注視 レーザー 理研 高価 小口径、小ピッチ間隔　→　本当に有効か？

J.Benlloch et al., NIMA419(1998)410 R.Bouclier et al., NIMA396(1997)50

18年度 前年度の成果を基にどう進むべきかの検討、 利用して貰えそうな研究プロジェクトを選択し、それに最適化されたX線検出器の製作？ 検出効率の向上 ガス X線電子変換構造の組み込み 200mmピッチ 30cmx30cm 読み出しの高速化　 田中製ASICチップ GEMフィルムの開発？ 利用して貰えそうな研究プロジェクトを選択し、それに最適化されたX線検出器の製作？

TPC シグナルの特徴の理解 各電圧の掛け方とシグナルの変化 GEM部での不定性の理解 イオンフィードバックの量 大型化 シグナルの拡がり 立ち上がり時間 各電圧の掛け方とシグナルの変化 GEM部での不定性の理解 イオンフィードバックの量 大型化 張り方 電圧印加の分割の必要性？

Gas PM High Gain Photon conversion（次年度以降） 現在、3層で１０５ 5層でどこまでいくか？ 多分、多層でも高い増幅度は望めない。 理由解明 次年度以降：解決策？　→　GEMフィルムの開発？ Photon　conversion（次年度以降） CsI Photo　Cathode？　 今年度：他のグループ動向を注視(東大CNS他） TEA？ 他

光子変換効率

Man Power(とりあえず） 開発主体 共同開発 KEK 大阪市大 ILC 原子核 X線 林栄精器 宇野、関本、氏家 田中、村上、仲吉、池野 大阪市大 中野 共同開発 ILC 佐賀大 原子核 大阪電通大、大阪RCNP、KEK X線 KEK（物質構造研） 林栄精器