第 7 章 GEM の中性子検出器への応用 64
7.9 二次元画像
前節までに述べたように、GEMに10Bをコートした検出器は熱中性子を捕らえるのに有効であ る事が解ったので、画像データを取ることを試みた。二次元ストリップの読み出し基板のストリッ プピッチは1.6mmのものと、0.8mmのものがあるが、この二次元画像データは二次元画像検出 器として動作することを確認するためのものであるため、ここでは1.6mmピッチのもので測定を 行った。まず、1.6mmピッチの二次元ストリップ読み出し基板について説明する。
7.9.1 多チャンネル読み出し対応チェンバー
1.6mmピッチの二次元読み出しストリップでは、パッドの時よりも読み出すチャンネルが増え
る。パッドの時は36chであったが、1.6mmピッチの二次元読み出しストリップでは水平方向に 64ch、垂直方向に64chを読み出しているため、合計で128ch読み出すことになる。その為、多チャ ンネル読み出しに対応したチェンバーが必要になるため、図7.19のようなチェンバーを用意した。
このチェンバーは、NIMとCAMACでの読み出しに対応させたチェンバーであり、プリアンプ が16個搭載されている。GEMが挿入され、ガスを流す部分は基本特性を調べたチェンバーと同 じ大きさだが、プリアンプが多く備え付けられている分、サイズが大きくなっている。
図7.19: NIM+CAMACでの多チャンネル読み出しに対応したチェンバー
7.9.2 1.6mm ピッチ二次元ストリップ読み出し基板
1.6mmピッチ二次元ストリップ読み出し基板は今年度に用いた0.8mmピッチのものより複雑な 形状をとっている。概観としては図7.20のようになっており、各パラメーターは以下のようになっ ている。
図7.20: 1.6mmピッチ二次元ストリップ読み出し基板の概観
• ストリップピッチ：1.6mm
• ストリップ数：52×52
• 有感領域：83mm×83mm
詳細は図7.21となっており、その図を見るとわかるが、この読み出し基板は三角形のパッドが 並んでいる。この三角形のパッドを表面でX方向につなぎ、別の三角形をスルーホールで通して 裏面でY方向につなぐことでXYの二次元ストリップを実現している。そのためストリップピッ
図7.21: 1.6mmピッチ二次元ストリップ読み出し基板の詳細
7.9.3 二次元画像データの取得
前節で述べた読み出し基板を用いて、図4.3の読み出しシステムを用いてデータを取得した。熱 中性子はカドミニウムを用いることで容易に遮蔽することが出来るので、カドミニウム板を加工し て、図7.22のようなスリットを作成した。今回の二次元画像データはソースを用いるため角度分散 が大きい。その為、作成したスリットは図7.22にあるようにテストチェンバーの中にセットして 実験を行った。チェンバー内の構造は図7.11のようになっている。また、電場等の設定もB-GEM の10Bの厚みを変えて計数率を測定した時と同じである。その時に得られた画像データは図7.23 であり、きれいに「KEK」文字を検出することが出来た。これにより、二次元画像検出器として 動作することが確認できたので、次の章で示すように、中性子ビームを使ってテストを行った。
7.9.4 0.8mm ピッチ二次元ストリップ読み出し基板
また今年度は0.8mmピッチ二次元ストリップ読み出し基板を使用したので、それについての詳 細を述べる。また、0.8mmピッチの読み出し基板では中性子線源を用いての画像データは取得し ておらず、ビームラインでのデータのみとなる。
図 7.22: 「KEK」文字スリットのある カドミニウム板を
テストチェンバー内にセットした様子
図7.23: 中性子ソースを用いて得られた 画像データ
0.8mmピッチ二次元ストリップ読み出し基板の構造は図7.24のようになっている。厚さが50µm の両面フレキシブル基板を用いており、表面がX方向、裏面がY方向を読み出すようになってい る。それぞれについての詳細は図7.25に示す。表面のX方向を読み出すストリップは銅で出来て おり、太さは80µm、ストリップのパターン自体は0.4mmピッチ間隔で並んでいるが、エレクト ロニクスの数の制限等もあって2本のストリップを端でつなぐことで0.8mmピッチにしている。
裏面も同様にストリップのパターン自体は0.4mmピッチ間隔で並んでいるが、2本のストリップ を端でつなぐことで0.8mmピッチにしている。ただ、裏面ということもあり、信号に対しての感 度を上げるため、ストリップの太さは340µmと、表面より太くしてある。
この読み出し基板を用いて今年度はビームテストを行った。
図7.24: 0.8mmピッチ二次元ストリップ読み出し
基板の構造 図7.25: 0.8mmピッチ二次元ストリップ読み出し 基板の表面と裏面の詳細