MICEのためのscifiトラッカーのビームテスト

ミューオンイオン化冷却実証実験のための
SciFiトラッカーのビームテストI
－プロトタイプテストの実験計画とTOF評価－
大阪大学大学院理学研究科堀越篤
contents

SciFiトラッカー




KEK-PSにおける磁場中におけるプロトタイプの
性能テスト（２００５ May,Sep）

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setup、測定内容
TOFに求められる性能、性能テスト（２００５
Feb）
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

MICEでのトラッカー
過去のビームテスト
ビームテストのSciFiトラッカー
磁場の影響
性能テストの解析
性能テストでのACCの性能評価、ビームの評価
(Ⅱで坂井賢一講演)
SciFiトラッカー：日米英共同開発
A. Khan, P. Kyberd,
Brunel

L. Tong
Edinburgh

A. Bross, J. Krider, R. Rucinski, P. Rubinov
FNAL

D. Kaplan, Y. Torun
Illinois Institute of Technology
G. Barber, M. Ellis, R. Hare, R. Goncalo†, K. Long, E. McKigney‡, C. Rogers
Imperial College London

K. Yoshimura
KEK

P. Cooke, R. Gamet
Liverpool

Y. Kuno, H. Sakamoto, A. Sato, M. Yoshida
Osaka

G. Hanson, A. Klier,
Riverside

X.Yang
UCLA
† Now at Royal Holloway College, University of London
‡ Now at Los Alamos National Laboratory, Arizona, USA.


MICEのSciFiトラッカー


SciFi：物質量減らすため０．３５ｍｍΦ、光量～１０p.e
信号読み出し：量子効率８０% のVLPC、低光量での検出効率を
上げる
Wave guide
５station,直径３０ｃｍ
planeの構造：２重になっている
120
°
3方向
VLPC
プロトタイプ、宇宙線テスト
プロトタイプトラッカー

宇宙線テスト用に製作


3stationからなる
宇宙線テストの結果


Npe : 10p.e
宇宙線のトラッキングに成功
station
磁場中でのプロトタイプの性能テスト
に用いるSciFiトラッカー
１moduleに４station配置。
95
15


25
55
3stationは宇宙線テストの時製作
残り1stationは現在製作中
unit : cm
プロトタイプテストのセットアップ（KEK-PS
pi2）

各検出器の役割
 TOF



運動量測定
π/μ識別
Aerogel

π/μ識別

基本性能テスト





SciFiトラッカーの光量
位置分解能
検出効率
高計数率耐性
磁場中での動作確認
SciFiトラッカーによる運動量測定

詳細テスト
 低運動量μ(３００～６００MeV/c)
 エミッタンス再構築
運動量を観測するためにSciFi トラッカーを磁場中に置く
L



トラッカーの長さ９５ｃｍ
ソレノイドによる磁場１T
L方向の運動量 PL(GeV/c)
回転角度
   16 / PL (度)
超伝導ソレノイド：Super-JACEE
バルーン実験
用ベッセル
中心磁場：１T
φ８５０
円筒の中に
SciFiトラッカー置く
正面
側面
奥行
1.3m
TOFのデザイン

ビームテストで用いる運動量


３００～６００MeV/c

上流
下流（hodoscope）
時間分解能低下の原因

π/μPID＞３σ=２３０ｐｓ
に必要な時間分解能


50ps
50ps

PMT (BESS実験で使用)


PMTと磁場の非平行性
R6504S , fine mesh , 19DY
guide7による形状最適化

長いライトガイド
漏れ磁場

PMTの磁場：1500Gauss,ほぼ平行
⇒TOFの形状：条件を満たしている
コイル
TOF・ACC性能テスト（KEK-PS pi2, Feb 2005）

Guide7シミュレーション


テストカウンター製作


時間分解能：４７ｐｓ
実際の時間分解能測定
性能テストのセットアップ
ref1,2 でビーム位置を絞る
解析
σ2 (tof)
1
 {σ2 (tof  ref1)
2
σ(tofref1)
=64ps
σ2 (tof  ref2)
σ2 (ref1  ref2)}
⇒σ（tof）=49ps
position scan
時間分解能
[ｐｓ]
90
黒：PMTR
白：PMTL
黒(下側)
weighted
mean
50
位置によらず５０ｐｓで安定
PID条件５０ｐｓを満たしている！
0
-20
0
20
中心からの距離
[ｃｍ]
summary

TOF性能テスト (KEK-PST577, Feb. 1～Feb.7)


TOFの時間分解能：位置に依らずおよそ５０ｐｓ
今後の予定


TOFを１０本作りhodoscpe作成
プロトタイプテスト
 PhaseⅠ：(KEK-PS pi2, May 2005)
 PhaseⅡ： (KEK-PS pi2, Sep 2005)

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