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図3.124: E‑TOF法によって得られた質量数6から 12までの二重微分断面積C(p,Ⅹ)
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図3.125:二重微分断面積C(p,α), Al(p,α)
他の実験値､評価値との比較
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図3.126: EITOF二重微分断面積(70 MeV陽子) C. T. RDdieらのデータとの比較
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3.9 本章のまとめ
以上のように､陽子､中性子入射反応によるフラグメント粒子の生成微分断面積の測定を目的としてプ ラッグカープカウンタ(BCC)検出器とエネルギー･飛行時間差(E‑TOF)法による測定システムの開発 を行った｡
3.9.1 フラッグカーブカウンタ(BCC)の開発
陽子､中性子入射反応によるフラグメント生成微分断面積の高効率測定のため､新たにブラッグカーブ カウンタ(BCC)を開発した｡従来のBCCにはエネルギーダイナミックレンジが′トさいという欠点があ り､生成フラグメントのエネルギースペクトルの全体像をみることが困難であった｡本研究では､ BCCの カソード信号を用い､以下に示すようなデータ取得･解析の高度化を行うことによって､ BCCのダイナミッ クレンジを大幅に拡張した｡また新たに中性子入射反応‑の適用を検討した｡
●飛程情報を用いた弁別による低エネルギー領域の拡張
.突き抜け粒子のエネルギー補正による高エネルギー領域の拡張
1)飛程情報を用いた弁別による低エネルギー領域の拡張
カソードのタイミング信号とアノードのタイミング信号の時間差を測定することによって､粒子の飛程 情報を取得することが可能になり､これによって低エネルギー粒子の弁別が可能となった｡さらに検出器の カソード極板を入射窓と兼用することによって散乱チェンバーからBCC‑入射する際のエネルギー損失を 低減した｡実際に70 MeV陽子入射による炭素からのフラグメント計測に適用し､低エネルギー領域の粒 子弁別に適用した｡カソード･アノード時間差を取得する手法(時間差汝)は粒子弁別のしきい値を下げる だけでなく同位体弁別にも有効であることがわかった｡プラッグピーク法ではほぼ粒子の原子番号Zが限 界であったが､時間差法ではさらに低いブラッグピークによる原理的な弁別限界まで弁別できることがわ かった｡この手法は広く応用が可能である｡
2)突き抜け粒子のエネルギー補正による高エネルギー領域の拡張
生成するすべてのフラグメントをBCCガスで停止させるには､相当なガス圧が必要であり､ BCCのダ イナミックレンジを小さくする原因となっていた｡そこで本研究では､ガス中で止めることをあえてせず､
粒子が検出器中に落としたエネルギーの情報を使って突き抜けた粒子のエネルギー補正を行う方法を開発 した｡この手法によって､ガスの阻止能や電界を変えることなく､またBCCの特徴である大きな立体角を 保ったまま､高エネルギー側‑のダイナミックレンジの拡張が行える｡この手法の妥当性は､カクテルビー ムを用いた実験と70MeV陽子入射による炭素からのベリリウム7の測定によって検証し､この手法によっ てエネルギ｣ダイナミックレンジが従来の2倍近くまで延びることがわかった｡
3)中性子入射反応への適用
従来､ BCCは荷電粒子入射反応にしか適用されていなかったが､中性子入射反応‑の適用を検討し､実 際に日本原子力研究機構TIARA施設の準単色中性子源を用いて試験を行った｡中性子源は入射フラックス の点で荷電粒子に大きく劣るため､サンプルを検出器内部に配置し､検出器の立体角を上げることによって 補償した｡検出器に直接中性子を照射することによる構造材からのバックグラウンドはフラグメント生成 しにくい重核のタンタル極板を用いることによって抑制した｡バックグラウンドの評価を種々のサンプルを 用いて行い､フォアグラウンド量とバックグラウンド量に一桁以上差があり十分測定ができることを示し
た｡しかし､二重微分断面積を導出するためには､まだ中性子量の不足､検出効率の解決すべき問題があ る｡これらの問題に関しては第5章でさらに検討する｡
3.9.2 エネルギー･飛行時間(E‑TOP)法による測定システムの開発
ェネルギ一･飛行時間(BTOF)法は粒子のエネルギーと飛行時間を測定し･質量で粒子弁別を行う手 法であり､用いる検出器には高エネルギー分解能･高時間分解能が要求される｡測定立体角が小さいため､
系萩的な測定には向かず､陽子入射反応にしか適用できないが･分解能の良い詳細な得られる｡
本研究では､エネルギー検出器にはエネルギー分解能の点で優れているシリコン半導体検出器(SSD)を採 用し､タイミング検出には薄膜プラスチックシンチレ一夕(Thin別m plastic scintinator)とMCP (Micro chamd Plate)を採用した｡検出効率はカクテルビーム実験によって評価し､薄膜シンチレ一夕ではほぼ 100%で測定されることを確認した｡タイミング検出のwakのため､弁別下限値は従来のものより高いが､
70 MeV陽子入射による炭素からのフラグメント計測に適用し､二重微分断面積データを得た｡
α粒子に関して､ BCCで得られたスペクトルとE‑TOFで得られたスペクトルはオーバーラップエネル ギー領域で一致しており､そのスペクトルは原田らの実験値やLA150と良い一致を示した｡また､フラグ ナントに阻して一致ⅦWkV魯塩で唯一存在するC･ T･ RD血eらの実敬佐世5 MeV､ 100 MeV)と比較し･
矛盾がないことを示した｡以上から､本研究手法の妥当性が確蒸されたo