μ+→e+γ探索実験用液体XePhotonDetector开発ー电総研.ppt

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1、23/Sep/2001 K. Ozone,日本物理学会 年秋季大会 沖縄国際大学,+探索実験用液体 Xe 40 MeV 線用性能評価,小曽根健嗣(東京大学素粒子物理国際研究), e探索実験 液体 Xe 産総研予備実験 今後予定,内容,23/Sep/2001 K. Ozone,日本物理学会 年秋季大会 沖縄国際大学,Collaboration, 東大素粒子物理国際研究小曽根健嗣, 浅井祥仁, 石田卓也, 大谷航, 佐伯学行, 西口創, 真下哲郎, 三橋利也,三原智, 森俊則, 山下了 東大理学部折戸周治 早大理工総研岡田宏之, 菊池順, 澤田龍,鈴木聡, 寺沢和洋, 道家忠義, 山下雅樹, 吉村

2、剛史 KEK 素核研杉本康博, 春山富義,真木晶弘, 八島純, 山本明, 吉村浩司 名大理学部増田公明 阪大理学部久野良孝, PSI (Swiss) INFN-Pisa (Italy) BINP-Novosibirsk (Russia)S.Ritt 他 D. Niccolo, G.Signorelli 他 A.A.Grebenuk, D.Grigoriev, I.Ioudine他,23/Sep/2001 K. Ozone,日本物理学会 年秋季大会 沖縄国際大学,Physics Motivation,MEGA(1999)上限値1.210-11 SINDRUM II conversion探索SKA

3、nomalous Muon (g-2),SU(5) SUSY,最近話題,大型加速器実験先駆SUSY検証可能。(2003年開始予定),23/Sep/2001 K. Ozone,日本物理学会 年秋季大会 沖縄国際大学,Signal and Backgrounds,beam stopped on the target; 108/sec Ee = 52.8 MeV, E = 52.8 MeVe+ = 180 Back to back, in timeMain background sources(1) Radiative m+ decay (2) Accidental overlap NOT back

4、 to backAnd NOT in timeReduced down to 10-15 level,mgenng,e,g,n,n,n,n,?,mgenn+”g”,e,g,(),(2),m, 検出器要求分解能Ee:0.3%, E:0.6%, e:5.1mrad, te:64psec,23/Sep/2001 K. Ozone,日本物理学会 年秋季大会 沖縄国際大学,+探索実験用検出器, detection 液体 Xe e+ detection COBRA Spectrometer Drift Chamber Timing Counter COBRA Magnet,液体 Xe ,Drift Cha

5、mber,Timinrg Counter,Compensation Coil,COBRA Magnet,Surface (108 sec-1),23/Sep/2001 K. Ozone,日本物理学会 年秋季大会 沖縄国際大学,液体Xe ,Why Liquid Xe Detector? - 光量多 Wph = 24 eV (NaI: 17 eV) - 速立上低減 (fast) = 4.2 nsec (slow) = 22 nsec (recombi.) = 45 nsec (75%) - 液体一様任意形状可,23/Sep/2001 K. Ozone,日本物理学会 年秋季大会 沖縄国際大学,PMT

6、 (R6041Q),HAMAMATSU R6041Q 特長 真空紫外光通石英 . . 10% (Typ.) 度安定動作 耐圧 3 atm Gain 106 (1kV 印加時) 可能限低物質量化,23/Sep/2001 K. Ozone,日本物理学会 年秋季大会 沖縄国際大学,結果 Small Prototype ,Test Result,MeV外挿時間分解能 50 psec分解能 1 %位置分解能 2 mm,2.34 liter LXe 32 PMTs, 線源 (137Cs, 51Cr, 54Mn, 88Y) 較正 線源 (241Am) LED,本当52.8 MeV ?Large Protot

7、ype,23/Sep/2001 K. Ozone,日本物理学会 年秋季大会 沖縄国際大学, 228 PMTs 68.6 liter LXe 40 MeV 性能評価,Large Prototype,23/Sep/2001 K. Ozone,日本物理学会 年秋季大会 沖縄国際大学,入射面低物質量化,Conversion,Xe,最大 0.22 X0,23/Sep/2001 K. Ozone,日本物理学会 年秋季大会 沖縄国際大学,Mini Kamiokande, Large Prototype, Small Prototype, Super Kamiokande (方!),37.2 cm,49.6

8、cm,23/Sep/2001 K. Ozone,日本物理学会 年秋季大会 沖縄国際大学,TERAS産総研,産業技術総合研究所,23/Sep/2001 K. Ozone,日本物理学会 年秋季大会 沖縄国際大学,2 倍波(20 MeV),23/Sep/2001 K. Ozone,日本物理学会 年秋季大会 沖縄国際大学,管冷凍機, 70W165K (圧縮機2.2 kW)運転 液化後約100時間安定動作確認(液化回収液体窒素使用),PMT発熱(18W)、cable熱流入(約10W)支配的。本実験PMT数4倍total 160W。250W級冷凍機2液体安定維持液化回収使。,23/Sep/2001 K.

9、Ozone,日本物理学会 年秋季大会 沖縄国際大学,今回実験意義 予備実験,初大型液体Xe 200本超PMT動作確認 冷凍機安定動作確認 、DAQ、配線確認 分解能評価 問題洗出、 10月産総研 最終的検出器性能評価。,23/Sep/2001 K. Ozone,日本物理学会 年秋季大会 沖縄国際大学,性能評価方法,入射線 electron tag 。 monochromatic 線。() 直径1mm 全入射。,評価方法: 入射全光量算出、 広求。位置: 入光量分布求。時間: 入射光量多 求。位置時間分解能、検出器二分、 得位置差分解能。,Compton Edge43 MeV (4倍波),23/

10、Sep/2001 K. Ozone,日本物理学会 年秋季大会 沖縄国際大学,GEANT3 M.C. simulation,位置分解能:dx, dy 4mm, dz 16mm FWHM分解能:1.4% FWHM,23/Sep/2001 K. Ozone,日本物理学会 年秋季大会 沖縄国際大学,LED PMT gain 較正,検出器内部所設LED光gain算出。,gain 106 設定HV調整LEDdata収集繰返gain以内抑。,回目gain合後,23/Sep/2001 K. Ozone,日本物理学会 年秋季大会 沖縄国際大学,実験,Gain 較正正行、gain 高玉ADCamp 破壊。雨後筍如

11、次ADC発狂。,ADC異常,ADC異常,ADC異常,ADC異常,ADC異常,ADC異常,23/Sep/2001 K. Ozone,日本物理学会 年秋季大会 沖縄国際大学,位置分解能,gain 較正及ADC異常玉10本分、光量重心求。差位置分解能。,23/Sep/2001 K. Ozone,日本物理学会 年秋季大会 沖縄国際大学,時間分解能, 位置分解能同様分、TDC平均値求、差時間分解能。ADC異常Time Walk 補正不可能。,t400 psec,ADC値用Time Walk補正出来光量少event tail 引。,23/Sep/2001 K. Ozone,日本物理学会 年秋季大会 沖縄国

12、際大学,予備実験終,冷凍機安定動作検証。DAQ期待通動。ADC対保護回路必要。 (例buffer amp. attenuator divider 入力前設)gain 較正正行ADC暴走。十分分解能評価。同過度。次成功。,23/Sep/2001 K. Ozone,日本物理学会 年秋季大会 沖縄国際大学,今後予定,故障修理 HV, ADC, PMT 修理 交換 正確 gain 較正方法確立 貴重 tuning Xe 光 attenuation length 測定 宇宙線使測定澤田 talk 。,http:/meg.icepp.s.u-tokyo.ac.jp,詳 . . .,月中旬産総研開始,23/

13、Sep/2001 K. Ozone,日本物理学会 年秋季大会 沖縄国際大学,Feedthrough,Signal,HV,23/Sep/2001 K. Ozone,日本物理学会 年秋季大会 沖縄国際大学,Signal is distributed over many PMTs in most casesWeighted mean of PMTs on the front face dx 4mm FWHMBroadness of distribution dz 16mm FWHMTiming resolution dt 100ps FWHMEnergy resolution 1.4% FWHMdepends on light attenuation in LXe,GEANT3 M.C. simulation (old data),

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