Telescope Array実験 /AGASA撤去 千葉大学理学部 櫻井信之 For TA collaboration and AGASA collaboration 目次 1. 2. 3. 4. 5. ＴＡの紹介 地表検出器（ＳＤ）の進捗状況 大気蛍光望遠鏡（ＦＤ）の進捗状況 ＡＧＡＳＡ撤去報告 まとめ 1. ＴＡの紹介 目的 – ＧＺＫ限界を超えるエネル ギーをもつ宇宙線の存在・ 非存在を確定する。 – 最高エネルギー領域にお ける宇宙線の点源の存在・ 非存在を確定する。 > 10 20.0 eV > 10 19.6 eV AGASAで得られたイベントの 到来方向分布 > 10 19.0 eV AGASAで得られたsuper-GZK イベントのエネルギー分布 以上の目標を達成するために大気蛍光望遠鏡と 粒子検出器からなる複合観測装置を建設する。 より高い精度の観測装置および解析手段を開発 し、宇宙線物理学に新展開をもたらす。 サイト – アメリカユタ州の南西部砂 漠地帯の５０ｋｍ×５０ｋｍ の領域 検出器 – 大気蛍光望遠鏡３６台を３ 箇所のステーションに分け て配置する。 AGASA×４の有効面積 – 地上粒子検出器５７６台を １．２ｋｍおきに配置する。 AGASA×９の有効面積 ~40km ２種類の検出器によるシャワー同時観測 １．地表検出器（ＳＤ）の進捗状況 ＳＤ：検出器外観 スタンド 現地作業場で製作した１号機 – 1.9m x 3.8m x 60cm – 水平調整機構付き – シンチボックスを保護する ために1mm厚の屋根 アンテナポール シンチボックス – 1.7m x 2.1m x 10cm エレキボックス – 1.2cm厚のステンレス エレキボックス 太陽電池 シンチボックス – バッテリーとエレキを格納 太陽電池 – 132W or 120W – 仰角30度で設置 スタンド ※屋根は外してある ＳＤ：シンチレータ検出器 検出器仕様 – 入力 PMTソケット電源 (12~15VDC) HV制御用DC信号 – – – – (0.9~1.5V) LED発光制御信号 湿度計電源(5V) 出力 PMT信号(2個) 温湿度計 消費電力：~0.2W 総重量：~180kg 上下二層のコインシデ ンストリガー ＳＤ：検出器特性１ シンチレータ – 1.5m x 25cm x 1.2cm x 8枚 – 2mmの溝を掘ってその中に WLSFをはめ込み、その両端をま とめてPMT光電面に密着させる。 – 場所依存性: ~±10% – 温度依存性: -0.765%/℃ (シンチ+WLSF+PMT) – 1MIP ~ 50photon @PMT – Tyvek反射率：70~80% ＳＤ：検出器特性２ 1inch PMT + Socket 1peの波形 – Electron tube社製 9124SA+PS1806/12 – 12VDC + Control V – SPE rise time ~5ns – 運用ゲイン：4x106 – 電荷分解能:0.529 1pe charge分布 波高~4mV Gain vs V 4x106 ＳＤ：エレクトロニクス１ FADC board – 入力： DC12V 2PMT signals 外部トリガー – 時定数100nsでパルスをの ばした後、50MHzでサンプル – 消費電力：~4W – トリガー方式 level trigger sliding sum trigger – エンジニアリングテストに使う ２０台分が完成し、現在調整を 行っている。 – GPSで事象を記録した時刻を 20nsの精度で測定する。 GPS LCD CPU FADC Ext trigger Antenna connector PMT input WModem ＳＤ：エレクトロニクス２ Slow Control board – PMTの高電圧をコントロール – バッテリーの電圧を監視 – 検出器内外の温度および湿度 を監視 – 較正用ＬＥＤを発光させるため のパルスを生成 – FADCボードからコントロールす る。 FADCボード – エンジニアリングアレイ用の２０ 台分が完成している。 スローコントロール ボード ＳＤ：サイト調査１ 6/15～25の間にＳＤ設置場所523箇 所（州管理区域内）に杭を打った。 – 日本側8名、アメリカ側3名 ＡＴＶ（オフロード用四輪車）で予定地付 近まで行き好適地を探した。 通信アンテナの視認状態・植生・ＡＴＶ タイヤによる環境破壊の程度を記録。 アンテナ位置 ＳＤ：サイト調査２ Training field : Jun 15 Camp1 : Jun 16~21 Total : 576 Private Land : 53 Staked site : 523 Position changed sites : 73 Camp2 : Jun 22~25 ＳＤ：サイト調査３ ＳＤに対する生物の反応 – ヒト：ミラード郡の祭にＳＤを展示出品 – ウシ：近くにおいてみたがほぼ無関心 現地通信状態 – 高圧送電線の付近で無線LANの通信状態 の簡易試験を行ったが問題なし – ＧＰＳについても同様 – 長距離無線ＬＡＮ通信については日本国内 での試験で可能であることを確認した。 残る不明点は現在建造中のエンジニアリン グアレイ（後述）で調査する。 – 落雷・積雪・日照・降雨 ＳＤ：配置方法 設置場所近くの集積場までトラック で運び、あとはヘリコプターで輸送 する。（別のヘリで作業員も輸送） 日本で輸送テストを行った結果、ト ラック輸送中にシンチ固定金具が いくつか緩む問題はあったものの おおむね良好 – 金具の緩みはスプリングワッ シャ挿入で解決 – 着地時にはスタイルフォーム で足を保護する。 来週に２０台の配置を現地 で行う。 デルタ ２．大気蛍光望遠鏡（ＦＤ） ＦＤ：格納庫・架台 格納庫 – 一基につき望遠鏡12台を収 納する。 – Black Rock Mesaサイトに 一基目を建設した。 – 大気透明度較正用レーザー ドームと発電機も設置済み 架台 – 組立試験を大分で行った。 – セグメント鏡の取り付け・調 整方法の開発・試験も同時に 行った。 １月から２月にかけて現地で架台組立および 鏡取り付けを行う。 現地統合試験は４月ごろを予定。 27m 10m ＦＤ：鏡試験 明野観測所にセグメント鏡の試験装置を設置した。 – 曲率半径の位置から拡散光を鏡に当て、反射光のスポットサイズを 測定する。 1ステーション(望遠鏡12台）分の鏡の製造および試験を終 了した。 – 基準に達しなかったものは数枚だった。 Telescope Array Mirror Examination Device The Scanned image Image scanner Laser meter Light source Disk to make out mirror’s axis Mirror mount X stage PMT:R9508 2.7x105@1kV Pre-amp. ＦＤ：カメラ＆ケーブル Divider&Preamp.board CAMERA BOX Patch panel gain=4 16 ch/cable Filter: BG3 20m 光電面に直接貼付 SDF 16 ch/cable 20m HV distributor PMT700本(2台分）の製造完了 Pre-Amp: – Noise level~1.5mV,Linearity~1.0% カメラ・パッチパネルも２台分完成している。 ＦＤエレクトロニクス ブロック ダイアグラム Clock, Frame ID Final Trigger is generated when 2nd level Trigger = 1 2nd level Trigger = 2 from adjoining TF １ ステーション Central Trigger Distributor module Clockを、すべてのSDF、TFへ送信 同一ステーション内の2nd level Triggerを集める Final trigger データを取得するか最終的に決定 1 望遠鏡 PMT camera CTD ステーション 内の望遠鏡 2nd level Trigger Code 1 <= 完全なトラック 2 <= 短いトラック 3 <= non conditional bit = 1 Signal １６ｃｈ Hit Pattern SDF Signal Digitizer and Finder module ＰＭＴの信号を、デジタル化 １ｓｔ level Trigger ＰＭＴの信号を、大気蛍光によるものかどうか判定 Final Trigger TF Track Finder module 16個のSDFから１ｓｔ level Triggerの結果を取得 全てのモジュールのタイミングを合わせる 2nd level Trigger SDFの結果から、空気シャワーによるトラックか判定 ＦＤ：エレクトロニクス開発 SDF – 2chの1stプロトタイプの試験を 終え、今週末から16chの2nd プロトタイプの試験を行う。 TF, CTD – 試作ボードが完成したので、こ れからソフトウェア開発を行う。 SDF 1st prot. 来年２月の明野統合試験 に向けて、作業中である。 TF 1st prot. CTD 1st prot. ＦＤ：カメラ較正法 1. 2. 3. 4. １台のカメラの２５６本のＰＭＴのうち９本程度は量子効率（Ｑ．Ｅ．）、収集効率（Ｃ．Ｅ．） と絶対ゲインをあらかじめ測定しておく。 窒素レーザー光源 絶対感度測定済みのＰＭＴに絶対光量光源を貼り付け、カメラに搭載する。これらのＰＭ Ｔの絶対ゲインは常にモニターする。 ＹＡＰ光源 残りのＰＭＴに対するゲインは、Ｘｅフラッシャー光源をつかってモニターする。 Ｘｅフラッシャー ＰＭＴ感度の光電面２次元的不均一性はカメラ設置時に測定する。 窒素レーザー（λ＝３３７．１ｎｍ） 散乱箱内は窒素ガス充填（１気圧）、レーリー散乱 Ｘｅフラッシャーを使ったキャリブレーション 光量の一様性：＜１％ YAP パルサー ＦＤ：大気モニター LIDAR – Nd:YAG laser 5mJ, 5ns pulse width – PMT 3/4” diameter ゲイン：~106 – Energy meter – FOV : ~ 0.5 degree サイト中心レーザー – ３基のＦＤから等距離 – Auger/Hiresと同方式 LIDAR試作機 ユタでのEngineering Testの予定 地表検出器（来週～） – 来週に２０台分のSDを Black Rock Mesaの近く に設置 10km 大気蛍光望遠鏡（来年４ 月～） – Black Rock Mesaに建 設中の建物に１基（２カメ ラ）分の望遠鏡を組み立て、 読み出し及びトリガー回路 を用いてフルテストをする 東南部 Black Rock Mesa AGASA AGASA撤去 AGASAは今年1/5に観測を終了した。 現在最終論文を執筆中である。 – 観測終了までのデータから1019eV以上の事象（1004事象） のリストを公開する予定。 – その後ICRC2005の結果も見た上でAGASAグループの解散 も検討している。 シンチ検出器（111ヶ所）回収・小屋撤去・借地の返還 を完了した。 ミュー検出器（２６ヵ所）は３ヶ所を残して撤去。 – 残りも予算獲得次第撤去する予定 光ファイバーはまだ残っている。 – 予算申請中 まとめ ＴＡ検出器による最高エネルギー観測に向けて検出器の建 設を着実に行っている。 地表検出器は現地での生産を既に開始し、２００５年度末ま でに設置を完了する。 蛍光望遠鏡については２００６年度末の設置完了を目指して 一基目の建物が完成しており、来年度から試験を開始する。 – ハイブリッド観測の開始 地表検出器は来週に２０台設置して現地試験を開始する。 大気望遠鏡は２月に明野で統合試験を行い、そのあと現地 試験を行う。 ＡＧＡＳＡはほとんどの検出器の撤去を完了した。残りについ ても予算獲得次第速やかに撤去する。
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