測定内容

ADC Channel

0 200 400 600 800 1000

Counts

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000

Am241 time process

図5.2: ²⁴¹Amスペクトルの時間変化。ピークが高い方が開始直後のもので、低い方が80時 間後のものである。高エネルギー側のピークが60 keVのピーク

hist

Entries 1018

Mean 385.1

RMS 169.1

/ ndf

χ2 654.1 / 303

p0 476 ± 11.6 p1 -0.5735 ± 0.0187 area 7.535e+05 ± 5027 peak 527.6 ± 0.1 sigma 25.77 ± 0.07 area_2 4.966e+05 ± 5384 peak_2 475 ± 0.5 sigma_2 46.09 ± 0.23

0 200 400 600 800 1000

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000

hist

Entries 1018

Mean 385.1

RMS 169.1

/ ndf

χ2 654.1 / 303

p0 476 ± 11.6 p1 -0.5735 ± 0.0187 area 7.535e+05 ± 5027 peak 527.6 ± 0.1 sigma 25.77 ± 0.07 area_2 4.966e+05 ± 5384 peak_2 475 ± 0.5 sigma_2 46.09 ± 0.23 mcafile data

図5.3: ²⁴¹Amの60 keVのピークを、2つのガウシアンと直線でフィッティングした。

図5.4: ピーク位置（上図）とピークの標準偏差（1σ、下図）の時間変化

この結果をふまえピーク面積の算出方法は60keV^{のピークをもちいて、}340ch^から840ch^まで 積分したカウント数とした。時間変動はスペクトルの平行移動とピークの1σ^{の変動に分けられ} るが、範囲を決めている340ch^と840chでのカウント数は非常に小さくかつ前後10ch^の範囲の スペクトルは平らなので、スペクトルが平行に移動したことによるカウント数の変動は無視でき る。また1σ^が1%^{程度変動しても、}340ch^と840ch^{はピーク位置から}3σ以上離れているのでピー ク面積を全てカウントしているはずであり、変動の影響は無視できる。

このようにして求めたピーク面積の時間変化は、図5.5^{のようになり、統計誤差（}1σ = 1/√

1322500 =

0.09%）内に全てのピークの面積が入っていることがわかる。したがって、この検出器の検出効

率が精度0.09%で長時間安定していることを確認できた。

0.09 % 0.09 %

図5.5: ピーク面積の時間変化

5.2.2 相対反射率の精度

5.2.2.1 ^目的

入射ビーム強度の変化をイオンチェンバーとシンチレーター検出器で同時計測をおこない、両 者の較正をおこなった。イオンチェンバーは入射するビームの強度モニターであり、シンチレー ター検出器は反射されたビームのカウンタ検出器である。ただしイオンチェンバーの測定値から はビーム強度の相対的な変化しか精確に求められないので、反射率を相対的にしか求められない。

これを相対反射率とよび、本実験の反射率はこの実験で定義した相対反射率（シンチレーター検 出器の測定値をイオンチェンバーの測定値で補正した値）をもちいた。

第一実験ではイオンチェンバーに入射するビーム強度を変化させて、イオンチェンバーとシン チレーター検出器のカウント数の較正式を求めそのオフセットを求めた。ここで求めたオフセッ

トをもちいて相対反射率を定義した。第二実験では本実験と同様のセットアップかつビーム強度 でイオンチェンバーとシンチレーター検出器の同時計測を長時間行い、本実験の相対反射率の精 度を決定した。

5.2.2.2 ^測定方法

セットアップは本実験と同じで、図4.2のようにイオンチェンバーをシンチレーター検出器の前 に置き、多層膜反射鏡ピースで反射させた。ビームエネルギーは30 keV^{で、偏光角}β^は0^◦に固 定した。第一実験として、イオンチェンバーの上流に違う厚さの銅板（なし,30µm,50µm,100µm^） を入れて、ビーム強度を変化させて測定をおこないイオンチェンバーのカウンタ数のオフセット を求めた。第二実験として、上流の銅板を抜いて本実験と同じセットアップにして、シンチレー ター検出器で200^秒×30回測定を行った。この実験で得られた相対反射率のゆらぎを相対反射率 の精度とした。イオンチェンバーの値の求め方は付録Bの方法に従い、シンチレーター検出器の ビームピーク面積の求め方は付録C^{の方法に従った。}

5.2.2.3 ^結果

第一実験で得られた相関図を図5.6^{に示す。積分時間は}200秒である。この図からイオンチェン バーとシンチレーター検出器の較正式を求める。較正式が比例関係にあると仮定してフィッティ ングした較正式は

(Count_IC) = 6.32×10⁻³×(Count_Det)−(30±8) (5.1) となる。ただしCount_Detはシンチレーター検出器のカウント数、Count_IC ^{はシンチレーターの} 測定時間と同期したイオンチェンバー強度の時間平均（Counts/sec）である。この式からイオン チェンバーのオフセットは−30だと推定される。そこで相対反射率を、

(^{相対反射率}) = (Count_Det)/(Count_IC+ 30) (5.2) と定義する。以後、相対反射率とは式（5.2）で定義した値のことを指し、本実験においてもこの 値をもちいる。

第二実験で得られた相関図を図5.7に示す。較正直線はオフセットを-30^{に固定してフィッティ} ングした。このデータから第一実験で定義した相対反射率を求め、そのヒストグラムを取得した

（図5.8^）。第二実験では実験条件は一定で測定したので、測定される反射率も一定になる。ヒス トグラムのばらつきが相対反射率の精度と考えられるので、図5.8のヒストグラムをガウシアン でフィットすると、(^{相対反射率})=158.3±0.4(1σ)と求まった。したがって、相対反射率の精度は 0.4/158.3=0.25%^である。

図5.6: イオンチェンバーとシンチレーター検出器の相関図。直線はフィッティングした較正式

図5.7: イオンチェンバーとシンチレーター検出器の相関図。直線はオフセットを固定して フィッティングした較正式。横軸の誤差棒はシンチレーターの統計誤差0.09%である。

図5.8: 第二実験で求めた相対反射率のヒストグラム

5.2.3 シンチレーター検出器の位置一様性

偏光角βごとに検出器の中心は反射光の位置に移動させるので、反射光中心の照射位置はほと んど変化しない。しかし反射光のCCD^{イメージは図}4.6^のように0.5mm(h)×1.8mm(1^ピクセル

は23.6um^なので)と楕円形をしているので、反射光の中心を合わせても反射光の一部は原理的に

偏光角βごとに検出器の異なる部分に照射されることになる（図5.9^）。つまり検出器が偏光角β で正しいカウントをしていることは保証するためには、検出器の中心から約1mm^{以内で検出器} の位置一様性が必要である。

照射位置を変化させるこの実験ではシンチレーターでのビームの発光位置が変化する。このた めシンチレーターでの光量生成がビームの平行度に依存するので、本実験と同じ条件下で照射位 置を変化させることのできるSPring-8で実験を行なった。セットアップは図4.2^{のように本実験} の反射率測定と同様に、ピンホールでビームをコリメートしイオンチェンバーで入射ビーム強度 を測定して、反射鏡で反射させたビームをシンチレーター検出器で測定した。ビームエネルギー は30keV^で偏光角β^は0^{◦に固定した。}

図5.9: 偏光角βの変化による、検出器上での反射光の照射位置の変化

検出器上でビームのスポットは1.8mm×0.5mmになるので、水平方向には0.5mm^{ピッチで照} 射位置を移動させた。反射光を垂直方向に投影してみると図5.10^{のようになり、}310^{ピクセルか} ら345^{ピクセルまでの}35^ピクセル∼0.75mm^（1^ピクセル=23.6µm^{）の間に全体の}85%^ものカウ ント数が来ているので、垂直方向のピッチは0.75mm^{とした。図}5.11^{に測定位置を示す。図}5.11 の6^番が シンチレーターの中心であり、本実験の照射位置である。

図5.12に、取得したスペクトルのうち最も違いのあったもの（図5.11^の3^番と9^{番）を示す。}

両者のピーク位置の変動は大きくても1ch程度でスペクトルの形も変化していないので、照射位 置が（中心から5mm程度）移動することによるスペクトルの変動はほとんどない。それぞれ測 定時間は200秒であり、ピーク位置は∼270ch^で30keV^である。

この実験では入射角αは一定であるので、相対反射率の位置依存性は検出器の位置依存性に起 因する。相対反射率の位置依存性は図5.13のようになった。検出器の位置一様性をいうには、こ の相対反射率の位置一様性がいえればよい。§5.2.2で議論したように相対反射率の誤差(1σ) ^は 0.25%であり、一様性を必要とする中心付近（4^番から8^番）では0.25%の精度で位置一様性があ ることがわかる。したがってシンチレーター検出器が、精度0.25%で中心付近で照射位置一様性 をもつことを確認した。

図5.10: 反射光イメージを垂直方向に投影したヒストグラム。横軸はCCDの水平方向のピク セル数である。1ピクセルは23.6µm

図5.11: 位置一様性の評価測定のX線の照射位置と位置番号

ADC channel

0 200 400 600 800 1000

Detector Counts

1 10 102

103

104

30keV Spot changed

図5.12: 反射光スペクトルの位置依存性。図5.11の3番と9番のスペクトルを重ね合わせて

あるが違いはほとんどみられない。

0.25%

0.25%

図5.13: 相対反射率の位置依存性。横軸は図5.11の位置番号で、縦軸は相対反射率である。