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マイクロMEGASを用いた X線検出器の開発
宮崎大学工学部材料物理工学科 松田達郎 開発のきっかけと目的 ・KEK PS AIDA(E248)実験と CERN COMPASS(NA58)実験 宮崎大学での開発とテスト まとめと今後 マイクロＭＥＧＡＳを用いたX線検出器の開発
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マイクロＭＥＧＡＳを用いたX線検出器の開発
開発のきっかけと目的 経過 1992年 KEK PS AIDA実験（E248 ）のターゲット直後の荷電粒子飛跡検出 器として、MSGCの開発を開始。IC製作技術を使用。 （放電によるストリップの損傷の問題解けず） 1994年 その後、MGWC(Micro Gap Wire Chamber)の開発し本実験に使用。 プリント基板技術の使用。しかし、ワイヤーの使用に逆戻り。 1997年 CERN COMPASS実験（NA58）が採択されCOMPASS実験のSAT （Small Area Tracker）として、 ・GEM（CERNグループ) （当初はMSGCとの組み合わせを検討。後にマルチGEMになる。） ・MicroMEGAS（Saclayグループ） などを開発し、実験で使用。（2002年からの本実験で動作中） ちなみに、COMPASSでは、日本グループ（山形、宮崎、中部大学、KEK、、（名古屋））はSciFi（シンチレー ションファイバー）トラッカーの開発に従事。 マイクロＭＥＧＡＳを用いたX線検出器の開発
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MGWC （Micro Gap Wire Chamber)の開発
（性能） サイズ：30×10 cm2 アノードワイヤー：0．5mm間隔 （ワイヤー径：12μm） カソードストリップ：1mm間隔 ギャップ間隔：50μm レート：1×104/mm2/s以上 NIM A481 (2002) pp マイクロＭＥＧＡＳを用いたX線検出器の開発
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Micromegas &Drift chambers
COMPASS spectrometer Polarization: Beam: ~80% Target: <50%> Beam: 160 GeV μ+ µ/spill (4.8s/16.2s) 偏極ターゲット SM1 RICH ECal1 & Hcal1 Muon filter 1 SM2 MWPCs Micromegas &Drift chambers ECal2 & Hcal2 Muon filter 2 GEM & MWPCs SciFi GEM & Straws Silicon Scintillating fibers ~50m マイクロＭＥＧＡＳを用いたX線検出器の開発
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Micro Pattern Gaseous Chambers at COMPASS
GEM (Munich,CERN) MicroMegas (Saclay) 40 planes, 30cm x 30cm two dimensional read-out spatial resolution ~50 mm time resolution ~ 12 ns efficiency ~ 96 – 97% 12 planes, 40cm x 40 cm High flux (300 kHz/strip) spatial resolution ~70 mm time resolution ~ 8 ns efficiency ~ 96 – 97% マイクロＭＥＧＡＳを用いたX線検出器の開発
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MicroMEGAS（MiroMEsh Gaseous Structure）の原理
・プリント基板技術 ・工業用金属メッシュ板 を使用。 マイクロＭＥＧＡＳを用いたX線検出器の開発
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マイクロＭＥＧＡＳを用いたX線検出器の開発
宮崎大学での開発 MGWCを用いたX線検出器の開発を開始。 （しかし、ワイヤー間隔0.5mmが限界。製作が面倒） COMPASS実験でGEMとMicroMEGASがうまく走っている。 GEM基板は製作が容易でない。（CERN製しかうまくいかないようだ） MicroMEGASは、工業用の金属メッシュを買えば使える。 MGWCのワイヤーを金属メッシュに置き換えるだけで、MicroMEGASになる。－＞宮崎でもできそう。 当面、X線トポグラフィーの2次元X線検出器としての開発をめざす。 マイクロＭＥＧＡＳを用いたX線検出器の開発
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今回使用したMicro-Meshはどんなものか？
ニッケル製 500ワイヤー/インチ 透過度60% ワイヤー径 インチ 穴のサイズ インチ 一般にはフィルターとして使 われるもののようだ。 マイクロＭＥＧＡＳを用いたX線検出器の開発
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マイクロＭＥＧＡＳを用いたX線検出器の開発
宮崎大学の検出器の構造（１） ガスはアルゴンとジメチルエーテルの混合ガスを使用 マイクロＭＥＧＡＳを用いたX線検出器の開発
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マイクロＭＥＧＡＳを用いたX線検出器の開発
宮崎大学の検出器の構造（２） マイクロＭＥＧＡＳを用いたX線検出器の開発
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マイクロＭＥＧＡＳを用いたX線検出器の開発
テスト実験の構成 マイクロＭＥＧＡＳを用いたX線検出器の開発
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マイクロＭＥＧＡＳを用いたX線検出器の開発
信号測定 ・ガス混合比、印加電圧を変えて、X線源を使用してのテストを行った。 ・5．9keVのX線エネルギーに対するピークを確認した。 ・使用ガス：アルゴン＋DME マイクロＭＥＧＡＳを用いたX線検出器の開発
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マイクロＭＥＧＡＳを用いたX線検出器の開発
信号スペクトルの変化 メッシュ電圧を変化 DCP電圧を変化 マイクロＭＥＧＡＳを用いたX線検出器の開発
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マイクロＭＥＧＡＳを用いたX線検出器の開発
パラメーターを変えての 増幅率、 エネルギー分解能 電界比 ρ=Ea/Ed Ea : 増幅電界、Ed：ドリフト電界 信号増幅率（ρ固定） エネルギー分解能（ρ変化） マイクロＭＥＧＡＳを用いたX線検出器の開発
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マイクロMEGASのＸ線物質表面観察法への応用
例えば、X線トポグラフィーによってシリコン結晶表面の格子間隔 の歪みを極めて精度良く測定できる。このX線検出器として、マイク ロMEGASを使用することを考える。 使用するX線のエネルギーも8keV程度で適当である。 monochromator CuKα1 Slit S1 Slit S2 specimen plate マイクロＭＥＧＡＳを用いたX線検出器の開発
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マイクロＭＥＧＡＳを用いたX線検出器の開発
（まとめ） MGWCを改造したマイクロMEGASで“あり合わせ”の条件で信号を見た。 まだまだエネルギー分解能など悪し。 さらに安定した信号検出の条件の追求。 （今後） シミュレーションと設計 2次元パターンプリント基板の作成とテスト （現在は、基本的に1次元） 信号読み出し回路の製作 2次元X線画像の検出テスト 資金の獲得 マイクロＭＥＧＡＳを用いたX線検出器の開発
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