1 / 21

次期地下実験用検出器の製作

JPS 秋季大会　京都産業大学　 2012/09/14. NEWAGE:24. 次期地下実験用検出器の製作. 中村輝石（京大理）. 谷森達、身内賢 太朗、窪秀利 Parker Joseph 、 園田真也 高田淳史、水村好貴、水本哲矢 西 村 広展、 澤野達哉、 松岡佳大 古村翔太郎、佐藤快、中村祥吾. 次期地下実験に向けて 安定動作 ドリフト長最適化 シミュレーション まとめ. KISEKI.N > stability. _. 　ラドン除去システム. ①金属に微量含まれるウランが崩壊（永年平衡なので一定） ②気体なのでガス中に侵入

una
Download Presentation

次期地下実験用検出器の製作

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. JPS秋季大会　京都産業大学　2012/09/14 NEWAGE:24 • 次期地下実験用検出器の製作 中村輝石（京大理） • 谷森達、身内賢太朗、窪秀利 • Parker Joseph、園田真也 • 高田淳史、水村好貴、水本哲矢 • 西村広展、澤野達哉、松岡佳大 • 古村翔太郎、佐藤快、中村祥吾 • 次期地下実験に向けて • 安定動作 • ドリフト長最適化 • シミュレーション • まとめ

  2. KISEKI.N>stability _

  3. 　ラドン除去システム ①金属に微量含まれるウランが崩壊（永年平衡なので一定） ②気体なのでガス中に侵入 ③α崩壊してバックグラウンドに 容器の壁 検出領域 (76torr CF4) U Rn Rn α崩壊 • ガス循環＋冷却活性炭 • 冷却：ラドンの液化 • 活性炭：ラドンを吸着 冷却機 200K 循環ポンプ 500ml/min 活性炭160g 　　・螺旋部：60g ・円筒部：100g

  4. ヒーター 温度計 　密閉蓋 • 地下運用には長期安定性（１ヶ月） • 温度変動：～1K/月 • 　　　従来と同程度 • 圧力変動：～3torr/月 • 　　　従来と同程度 • 冷媒量の変動：～1cm/月 • 　　　　　　昔は3cm/月 • 一ヶ月後も霜はなし どうしても隙間ができる 冷媒につかる部分 新 旧

  5. 　ラドン除去能力 • ラドン崩壊のα粒子（～6MeV）の時間変化 • ラドンレート：～1/20 • ラドン除去能力はOK • 旧蓋よりもラドン除去能力が良い　<-活性炭交換の影響？ 活性炭なし ＞3000keV 冷却活性炭（10ml/min） 冷却活性炭（500ml/min）旧蓋 ＞9cm ラドン事象の選別条件 冷却活性炭（500ml/min）新蓋 ガス交換からの日数　　

  6. KISEKI.N>stability KISEKI.N>optimize drift length _

  7. 　ドリフト長の最適化① • ドリフト距離が長いと • ターゲットが増える[利点] • 角度分解能の悪化[欠点] 異なるドリフト長における 角度分解能（JPS春） 0-300-400-50 有意度の最も高いドリフト長を求めたい （そして、その検出器を作って測定）

  8. v0=220[km/s] vesc=650[km/s] vE=244[km/s] ρ=0.3 • σSD0=100[pb] • MDM=100[GeV] • 標的： 19F 　ドリフト長の最適化② • よくある仮定 • 暗黒物質：銀河系にボルツマン分布 • 相互作用：原子核と弾性散乱 quenching エネルギー分解能 50-100keVのcos分布 角度分解能40度 前後判定しない 2-binにする cygnus DM θ nuclear

  9. 　ドリフト長の最適化③ • 有意度を計算（角度分解能ごと、各ドリフト長でのexposureごと） • cosθ分布で2-binをフラットと区別できるかどうか • 測定時間：3ヶ月 有意度の角度分解能依存性 • 最適なドリフト長 • 30cm(現行) • 40cm(8度以上の改善) 3ヶ月測定 角度分解能はDAQモードの変更で改善の余地あり : 現行の角度分解能 : 10度改善した場合 : 20度　　〃

  10. KISEKI.N>stability KISEKI.N>optimize drift length KISEKI.N>simulation _

  11. 　シミュレーション：目的 DAQモードの変更や電子拡散の影響を調べたい ⇒検出器応答の入ったシミュレーション ①Geant4で物理過程を振る座標・エネルギー ②W値・quenching・統計電子数 ③電子拡散電子座標 ④離散化・回路応答・閾値ストリップ・clock

  12. 　シミュレーション：Geant4 • ジオメトリは下図 • 中性子照射（252Cfのスペクトル）、照射位置は6ヶ所 • 検出領域はCF4ガス0.1atm • VER：geant4.9.2.p03 ドリフトケージ CF4（検出領域） ポリエチ（ジグ） ドリフトプレーン 30cm 真空容器 50cm μ-PIC・GEM

  13. 　シミュレーション：電子拡散 位置とエネルギーの情報から電子を発生させる 電子拡散はMAGBOLTZで エネルギー：465keV トラック長：4.6mm ドリフト距離：33.5cm エネルギー：158keV トラック長：1.7mm ドリフト距離：2.5cm z=-250に検出面がある n_0_0_43_1e8、55,69

  14. 　シミュレーション：デジタル化 • デジタル化 • 各ストリップごとに波形を求めVthでディスクリ　⇒hit • 波形を積分　⇒energy • DAQモード1（これまでの測定に使用） • 各clock(10ns)ごとにXYの立ち上がりのコインシデンスを取る • さらに各clockごとにストリップ番号の最大値と最小値を記録 • DAQモード3（次に使用予定） • 全てのhitストリップ番号と立ち上がりのclockを記録 • DAQモード5（デバッグ中） • 全てのhitストリップ番号と立ち上がりと立ち下がりを記録

  15. 　シミュレーション：DAQモード3 • トラックの変遷 • G4の出力 • 電子発生＆拡散 • 検出器応答 • 直線フィット DAQモード3の検出器応答をかませた方向解析ができるように

  16. 　シミュレーション：DAQモード3 • DAQモード3の角度分解能 • 前方散乱の見え具合で評価 • 実験と同様の手法 • 35度 角度分解能ごとのχ2値 |cosθ|分布 DAQモード3 検出器応答を入れないGeant4データ σ=35度でぼかす σ=35でχ2minimum 252Cf Preliminary Preliminary neutron q nuclear

  17. 　ドリフト長の最適化（再） • 角度分解能 • DAQモード3で8度の改善（43度⇒35度） • さらなる改善の余地もあり（by DAQモード5 方向解析改善） 有意度の角度分解能依存性 ドリフト長は40cm ⇒業者に発注 3ヶ月測定 : 現行の角度分解能 : 10度改善した場合 : 20度　　〃

  18. まとめ • システムの安定化 • 密封蓋により1ヶ月は放置可 • ドリフト長の最適化　@0.1atm • ターゲット質量と角度分解能を考慮⇒40cm • 業者に発注中 • シミュレータ • 作製開始 • もろもろ確認しつつ利用中 • 今後 • 神岡地下実験（今秋から） • シミュレータのupdate

  19. まだだ、まだ終わらんよ

More Related