(Micromesh Gaseous Detector)
• 金属メッシュを読み出し回路の上 (50 μ m 程 度 ) のところに設置
–
その間の高電場を利用してガス増幅–
スペーサーを置くことで50μm
程度の狭いギャッ プを確保MICROMEGAS
(Micromesh Gaseous Detector)
Drift electrode
Micromesh HV1
Micromesh HV2
100 μm
Strips
e-EE 40 kV/cm
Conversion Amplification 3 mm 12 1 kV/cm
Particle
Y.Giomataris, Ph. Rebourgeard, J.P Robert and G. Charpak NIM A376 (1996) 29
MICROMEGAS
S1 200 μm
KEK測定器開発室 MPGDグループ 41
多段構成
cathode
GEM1 GEM2 GEM3 read pad
Induction region Transfer-2 region Transfer-1 region Drift region
ΔVGEM
ground ΔVGEM ΔVGEM
• Drift region
–
カソードとGEM1
の間で出来た電 子がGEM1
に移 動する領域• Transfer region
–
GEM
とGEM
の間 の電子を転送する 領域• Induction region
–
GEM
と読み出し の間の領域で、こ こで主な増幅が行 われる検出粒子のエネルギー損失
• 中性子検出の場合
–
10B
の中性子捕獲によるα
粒子の検出– Gain
が100
程度のGEM
を1
枚使用• X 線検出の場合
– Au
とX
線の光電効果による電子の検出– Gain
が3000
程度のGEM
を2
枚使用KEK測定器開発室 MPGDグループ 43
中性子捕獲
3840b
940b 5330b
7 4
10 1 3 2
5 0 7 * 4
3 2
6 1 3 4
3 0 1 2
3 1 3 1
2 0 1 1
Li+ +2.792MeV B+ n Li + +2.310MeV
Li+ n H+ +4.78MeV He+ n H+ p+0.765MeV
α α α
→ ⎨ ⎧
⎩
→
→
捕獲断面積
• 中性子が相手の原子核に捕獲されてしまう 反応
@E=25meV 熱中性子(1.8Å)
10 B の蒸着方法
• イオンプレーティング
• 厚み測定：直触法
• GEM の孔に 10 B が入
り込む
–
放電イオンプレーティング
KEK測定器開発室 MPGDグループ 45
10 B 厚み測定
• 厚み測定
– 1nm
から測定でき、100nm
以上で精度あり–
ただし、ガラス板に付いたものを測定–
それと同じ条件でGEM
に付けている– GEM
の実測無しα 粒子の飛程
Front Back
10
B(Back)
6
LiF
10
B
2O
3α n
α n
10
B(Front)
• Front 方向の α 粒子は厚くなると出て来れない
KEK測定器開発室 MPGDグループ 47
減速材の効果
Test chamber Water
減速材
10meV 1MeV
252
Cf(<En>=2.14MeV)
Energy (eV)
Cross Section (barns)
減速材の効果
Test chamber Water
減速材
252
Cf (<En>=2.14MeV)
0 200 400 600 800 1000
0 2 4 6 8 10
Water depth (cm)
Counting rate (/100sec)● Pad
● Foil
KEK測定器開発室 MPGDグループ 49
Gain~1
• 電子を増幅させずに通過させることは出来な い
–
増幅させないとデータが得られない• GEM の表面に戻る電子が ある
–
損失した分を増幅させること で孔に入る前と後で数が擬 似的に同じになるようにするNIM と CAMAC を用いた 読み出しシステム
GEMチェンバー Pre-amps.
16chs x 8
NIM modules
CAMAC modules
~30cm X:64chs Y:64chs All:128chs
KEK測定器開発室 MPGDグループ 51
100μm 厚 GEM
• 絶縁体の厚さが 100 μ m 厚
–
材質はLCP (Liquid Crystal Polymer)
• 50μm 厚 GEM よりも高い電圧がかけられる
– 1
枚で高いガス増幅度が得られる• 孔径が異なるものでもテスト
– 70μmφ,90μmφ
100μm 厚 GEM
10 100 1000 10000
250 275 300 325 350 375 400
ΔV (V)
Effective Gas Gain
■ 50μm厚GEM
■ 100μm厚GEM
KEK測定器開発室 MPGDグループ 53
100μm 厚 GEM
10 100 1000 10000
500 550 600 650 700 750 800
ΔVGEM (V)
Effective Gas Gain
■ 70μm径
■ 90μm径
B-GEM の枚数による計数率測定 ( シミュレーション )
Number of sheets of GEM
Collection Efficiency(%)
•
シミュレーションの 結果–
0.5μm
では薄すぎ –2.0μm
では厚すぎ –1.0μm
程度がよさそう
•
予想通りの値が 実験で得られてい るKEK測定器開発室 MPGDグループ 55