CALET フライトモデル ミューオン試験結果

1. JPS2014年秋期大会＠佐賀大 CALETフライトモデルミューオン試験結果 仁井田多絵，鳥居祥二A，浅岡陽一A，小澤俊介B， 田村忠久C，清水雄輝D，赤池陽水E，木村寿利， 他CALETチーム 早大先進理工，早大理工研A，早大重点領域研究機構B， 神奈川大工C，JAXA/SEUCD，東大宇宙線研E

2. JPS2014年秋期大会＠佐賀大 大気ミューオンによる機能試験 44.8 cm Trigger Scin.1 • CALETフライトモデルの機能試験 ー装置コンポネント（CHD, IMC, TASC）の機能確認 ーデータ取得システムの動作検証 • 試験方法 ー外部トリガー信号により大気ミューオンのデータを取得 ー検出器上部に配置した装置全面を覆う２枚の シンチレータのコインシデンスによりトリガーを生成 　（カウントレート：IMC試験約22.8 Hz、TASC試験 10.2 Hz） 4.0 cm Trigger Scin.2 5.3 cm FEC CHD IMC 32.6 cm Trigger Scin.1 4.0 cm Trigger Scin.2 5.3 cm FEC TASC ※ IMCのデータは熱真空試験後に常温で取得

3. JPS2014年秋期大会＠佐賀大 外部トリガーシステム • 検出器上部に配置した２枚のシンチレータの出力からトリガー信号を生成し、 外部トリガーとして検出器に入力 高電圧分配 ボックス トリガー用 シンチレータ 検出器 （暗幕付き）

4. JPS2014年秋期大会＠佐賀大 トリガーシンチレータの性能確認 • 厚さ1cmのシンチレータに、波長変換ファイバー（WLSF）を等間隔で 埋め込み、光電子増倍管（PMT）で読み出し 　ーシンチレータ：EJ-200 （ELJEN TECHNOLOGY） 　サイズ：IMC用 44.8 × 44.8 × 1.0 cm TASC用 32.6 × 32.6 × 1.0 cm 　ー WLSF： Y11 (200) （クラレ） 　ー PMT： H6780 （浜松ホトニクス） Trigger Scin.1 Trigger Scin.2 ミューオン測定時の出力値分布 シンチレータ IMC用シンチレータ２枚、TASC用シンチレータ２枚の各々について、 ー出力の位置依存性（<36 %)を考慮して 最適の波高弁別閾値を設定 ートリガーレートの安定性を確認 写真 光電子増倍管 ファイバー

5. JPS2014年秋期大会＠佐賀大 各コンポネントにおけるミューオン測定例 Data set 7. IMC全層 ミューオン飛跡検出例（X層） Data set 1. CHD各層 Data set 2. IMC 1-4層 layer #1 出力分布例 （Y-1層, fiber #224） ※イベント選別前 出力分布例 （X層, log #6） layer #2 layer #3 layer #4 Counts [ADU] layer #5 Data set 4. TASC各層 Data set 6. TASC全層 出力分布例 （X-1層, log #9） シャワーイベント検出例（X層） layer #6 layer #7 layer #8 Channel Number

6. JPS2014年秋期大会＠佐賀大 トリガー効率の検証 • CALETの３種類のトリガーモード • 各層の信号和のANDでトリガーをかける • High Energy Shower Trigger : 10 GeV以上のシャワーイベント検出用 • Low Energy Shower Trigger : 1 GeV以上のシャワーイベント検出用 • Single Trigger : シングル通過粒子の検出用（装置較正用） IMC CHD TASC

7. JPS2014年秋期大会＠佐賀大 トリガー効率の検証 • 外部トリガーで取得した全イベントに対する、 IMC-Dynodeのトリガーフラグの割合を検証 Data set 3. IMC-Dynode Y4 全トリガーイベント フラグの付いたイベント フラグの付いたイベントの割合 → 内部トリガーの効率は閾値以上でほぼ100%

8. JPS2014年秋期大会＠佐賀大 ミューオン飛跡再構成 • 各層における発光からミューオンの飛跡を再構成 • 各層から最大発光点（>0.1MIP）（簡易MIP値換算後）を選択。 • 最大発光点の光量が0.1MIP以上の場合は、 　その中心座標を飛跡候補点として採用。 　最大発光点および隣のファイバーの光量がともに0.1MIP 　以上の場合は、そのエネルギー重心を飛跡候補点とする。 • 4層すべてで候補点が見つかったら、直線でフィッティング。 IMC > > CHD #1 #2 #3 #4 #5 #6 #7 #8 飛跡再構成模式図 ミューオン飛跡フィッティング例 （Data set 2. IMC1-4層）

9. JPS2014年秋期大会＠佐賀大 ミューオン飛跡再構成 • 試験データの解析結果では、 ー飛跡再構成効率（X,Y各4層すべて発光したイベントの割合）は、52.5 % • シミュレーション※による見積もりでは、 ー幾何学的に、2枚のトリガーシンチレータを通過するイベントのうち、 　　検出器を上から下まで貫くイベントの割合は、 64.5 % 　ーファイバーの不感領域（クラッド）を考慮すると、そのうち全層（X,Y各4層）発光する イベントの割合は、93.8 % → 現時点で90%程度の再構成効率を確認し 　ているが、今後より詳細なシミュレーションと 　データ解析を実施して正確な評価を行なう ※ 大気ミューオンの天頂角分布はcos2θ dSdΩと仮定 天頂角分布 実験データ Scin1 Scin.1を通過 Scin2 Scin.1と2を通過（条件１） 条件１かつ IMC1-4層を通過（条件２） IMC 条件２かつ 全層発光（>0.1MIP）

10. JPS2014年秋期大会＠佐賀大 IMCにおける各シンチファイバーの出力波高値（1MIP） • 飛跡再構成によるミューオン通過位置情報から、各チャンネルのミューオン通過時の出力波高値分布を求め、Gauss関数でフィッティングして1MIP値を導出 全トリガーイベント 飛跡通過イベント Preliminary Gauss関数による フィッティング 1MIP: 186.3 count 1MIP値の分布（ゲイン補正前） ※イベント数の多い検出器中央部の 1,600本（200本×X,Y各4層） ファイバーの出力値分布例 （Data set 2. IMC-layer#X-1, fiber #225）

11. JPS2014年秋期大会＠佐賀大 ファイバー位置精度検証 • 飛跡通過位置とファイバー座標とのずれの分布から、 各層の平均的なファイバー位置の誤差を推定 横軸： xtrack – xfiber [mm] 縦軸： Counts layer Y-1 layer X-1 Preliminary Peak: -0.021 mm Peak: 0.023 mm layer Y-2 layer X-2 Peak: 0.16 mm Peak: 0.10 mm layer Y-3 layer X-3 Peak: -0.27 mm Peak: -0.26 mm layer Y-4 layer X-4 Peak: 0.12 mm Peak: 0.14 mm → 層ごとの位置推定精度は±0.3 mm以内

12. JPS2014年秋期大会＠佐賀大 結論 • CALETフライトモデルの機能試験として、大気ミューオン測定を実施。 ー CHD、IMC1-4層目、5-8層目、TASCについて個別に測定。 ー検出器上部の２枚のトリガーシンチレータのコインシデンスでデータ取得。 • 内部トリガーのフラグからトリガーシステムの健全性を確認。 ー閾値以上の出力をもつ全イベントに対して、ほぼ100%の効率で トリガーシグナルを検出。 • 各コンポネント毎にデータを取得し、各チャンネルのミューオンシグナルを測定。 ーシグナル波高値は、各センサーのゲインの違いを考慮すると期待通り。 • ミューオンの飛跡を再構成し、飛跡の情報からIMC各ファイバーの座標を導出。 ー層ごとのファイバーの位置推定誤差は、±0.3 mm以内。

13. JPS2014年秋期大会＠佐賀大 End