2008年度 課題研究P1 京都大学理学部 物理科学系 4回生 岡村 和弥 高橋 将太

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1 2008年度 課題研究P1 京都大学理学部 物理科学系 4回生 岡村 和弥 高橋 将太
RICH検出器の開発と評価 2008年度　課題研究P1 京都大学理学部 物理科学系 4回生 岡村　和弥 高橋　将太

2 目次 目的 RICH検出器とは 実験概要 装置、手順 解析 データ、結果 課題 2009/03/13 2008年度　課題研究P1　発表会

3 目的 目的 動機 RICH : Ring Imaging Cherenkov 球面鏡を用いたチェレンコフ光の観測
高エネルギー物理で扱う粒子を肉眼で見たい 粒子が存在した証拠 目的 球面鏡チェレンコフ光検出器の開発・評価 動機 －なぜ、球面鏡チェレンコフ光を用いた検出器の開発をしようと思ったのか？ 高エネルギー物理学で扱う粒子を肉眼で見たい 粒子が存在した証拠 2009/03/13 2008年度　課題研究P1　発表会

4 RICH検出器の概要 PMT 宇宙線が発するチェレンコフ光を、球面鏡でピカッと反射させて、その反射光が結ぶ 像をCCDカメラを用いてパシャっと撮影 微弱なチェレンコフ光をIITを用いてCCDで観測可能な光量まで増幅 <<特徴>> 宇宙線が物質中を通る祭に発するチェレンコフ光を 球面鏡を使って反射させ、IITによって位置情報を保たせたまま 増幅し、最終的にCCDカメラに接続してあるPCで画像を保存する。 <宇宙線> 対象：宇宙線ミューオン 理由：地上付近で容易に観測できる宇宙線だから <球面鏡> 役割：チェレンコフ光を内側に反射 特徴：光を内側に反射させる、一直線上で、一定の角度で放出された光を反射させ ると、結像する <Image Intensifier Tube> 役割：微弱なチェレンコフ光を観測可能な光量に増幅 特徴：光電子の位置情報を保存したまま、光を増幅できる <CCD camera> 役割：IITによって検出された光電子の像を撮影 特徴：感度がいい <PC (CT3300)> 役割：IITが稼動している間に得られたデータをPCに取り込む PMT 2009/03/13 2008年度　課題研究P1　発表会

5 先行研究 LHC-b実験 Gran-Sasso PHENIX COMPASS <<先行実験の何を調べよう？>>
　概要（場所、規模、予算、成果、仕組み） <<比較できる点>> 　規模、仕組み 2009/03/13 2008年度　課題研究P1　発表会

6 本実験のポイント！ チェレンコフ光 球面鏡 2009/03/13 2008年度　課題研究P1　発表会

7 チェレンコフ光 粒子の速度 ＞ 物質中の光速 単位長さ当たりに放出される光子数 <<チェレンコフ光の特徴を述べる>>
粒子の速度　＞　物質中の光速 単位長さ当たりに放出される光子数 <<チェレンコフ光の特徴を述べる>> 　光量が微弱 　チェレンコフ角度･･･媒質の屈折率と粒子の速度によって決定 　放出光子数･･･式 　－＞　媒質にアクリル（n~1.49)を選んだ理由につながる 2009/03/13 2008年度　課題研究P1　発表会

8 球面鏡 <<球面鏡の特徴を述べる>> Ypsilantisの論文の図の解明 2009/03/13

9 使用した装置一覧 プラスティックシンチレータ 光電子増倍管 NIM モジュール Image Intensifier Tube CCD カメラ
CT3300 CT3300：一般的になんと呼ぶのかを確かめる 2009/03/13 2008年度　課題研究P1　発表会

10 実験装置図 PMT Level Adapter Gate Generator Coincidence Discriminator HV
MCP gain MCP bias First II CCD Camera IIT HV Image Intensifier Tube Spherical Mirror PC CT3300 Trigger Scintillator 2009/03/13 2008年度　課題研究P1　発表会

11 装置の写真 2009/03/13 2008年度　課題研究P1　発表会

12 プラスティックシンチレータ 6cm × 17cm × 上：17×17cm, HV:1550V 下：６×６cm , HV:1500V
2009/03/13 2008年度　課題研究P1　発表会

13 Image Intensifier Tube
<<HV, MCP gain決定の理由>> ＝＝＝市大の教授からの説明＝＝＝ 連絡が遅れてしまい、どうも済みませんでした。電源オンのスイッチは 1つしかないですが、ゲインのポテンショメータが3つ付いているので、 少しわかりにくいです。済みません。「MCP gain」「20kV」「3.5kV」 という3つがありますが、基本的には、後の2つの「20kV」(初段II用)と 「3.5kV」(MCPバイアス用)は、それぞれをラベル記載のデフォルト値 9.68, 8.30 にしておき、「MCP gain」は0に戻した状態で、電源スイッチ をオンにし、「MCP gain」を徐々に上げていってください。これは、 MCPゲートを常時オープンの状態で、MCPゲインを上げていくと、one photo- electron によるノイズが見えてきて、MCPの輪郭も見えてきますので、 適当に見やすいところに決めてください。私の場合は、9以上まで上げて 使っていました。因みにMCPゲインのダイヤルを 10 まで回しきっても、 装置は大丈夫なはずです。それから、ゲート信号ですが、ご指摘通り 「positive TTL」のはずです。タグの記載ミスだと思われます。 田代君が書いた電源マニュアル(というよりも作成ログのまとめ的名もの)が にありますので、参考になれば使ってください。 また、不明な点がありましたら、ご連絡ください。 ＝＝＝＝＝＝ 2009/03/13 2008年度　課題研究P1　発表会

14 Micro Channel Plate 2009/03/13 2008年度　課題研究P1　発表会

15 CT3300 CCDカメラ トリガー入力 2009/03/13 2008年度　課題研究P1　発表会

16 Spherical Mirror 2009/03/13 2008年度　課題研究P1　発表会

17 反射光の軌跡 2009/03/13 2008年度　課題研究P1　発表会

18 光量の見積もり 2009/03/13 2008年度　課題研究P1　発表会

19 実験手順 PMT Trigger Scintillator IIT HV MCP gain MCP bias First II Image
Intensifier Tube PC CT3300 CCD Camera Adapter 測定方法 1)　宇宙線が通る 2)　2枚のトリガーシンチレータのコインシデンスシグナルが得られる 3)　様々なNIM moduleを介して、IIT、CT3300へ各々のトリガーを入力 4)　各々のトリガーに合わせてIITは光電子を増幅、CT3300はカメラのシャッターを 開く 5)　CT3300によって得られた画像はPC内に保存 トリガーシンチレータ コインシデンスシグナル IITのゲートを開くシグナル CT3300のシャッターを開くシグナル Level Adapter Gate Generator Coincidence Discriminator Spherical Mirror HV 2009/03/13 2008年度　課題研究P1　発表会

20 モジュール詳細設定 Gate Generator IIT:10us CT3300:10ms Level Adapter NIM ⇒ ±TTL
Discriminator Thr:-30.7mV HV 上:-1550V 下:-1500V Coincidence シンチレーション光をPMTで増幅 Discriminator ：　閾値を設定 Coincidence ：　同時計数 Gate Generator ：　トリガー信号の用意 Level Adapter 　：　信号の変換 （NIM　⇒　±TTL） IIT, CT3300作動 2009/03/13 2008年度　課題研究P1　発表会

21 測定方法 ２種類のトリガーを用意 宇宙線に関係なく作成したトリガー 上下シンチのコインシデンス 解析方法 ・得られた画像の明るさを自動補正
　－Ifranview, Picasa? ・補正された画像を重ね合わせる 　－gimp? 2009/03/13 2008年度　課題研究P1　発表会

22 バックグラウンドの測定 非常に少ない 2009/03/13 2008年度　課題研究P1　発表会

23 結果 ？ 2009/03/13 2008年度　課題研究P1　発表会

24 課題 リング！・・・っぽい。。。 宇宙線が入射してくる方向の確定 シンチレータの大きさを変える 斜めに入射する粒子に関して計算
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25 ご清聴ありがとうございました