SCIntillation Tracking Image Camera (SCITIC) 検出器の宇宙線μを用いたテスト観測柴田研究室 SCITIC検出器プラスチックシンチレータ μ粒子トリガー用プラスチックシンチレータ、観測用シンチレータ、光学系、IITとCCDカメラからなる装置である。(図1) SCITIC検出器を用いた実験例説明 IIT シンチレータ p π－ πビームをシンチレータ中に打ち込み、シンチレータ内の核子と散乱することによってΛ粒子が生成される。この粒子の崩壊生成粒子(π、p) の崩壊方向を観測することでΛ粒子の偏極が測定できる。坂下耕一静電型 K+ CCD Λ a 光電子増倍管 π+ この一連の動きをSCITIC検出器で観測する。(左図) MCP型 b 5cm レンズシンチレータ (アクティブターゲット) 目的霧箱、泡箱、原子核乾板等の軌跡検出器は、イベントに対してトリガーをかけることができない。統計量を必要とする実験には不向き。SCITICはこの欠点を補う検出器だ。信号処理回路信号処理回路今回は宇宙線μを用いてテスト観測を行った。画像化シンチレータ図1 Experiment Setup1 荷電粒子のエネルギーにより励起された電子が基底状態に遷移することで軌跡に沿って光が生じるこの際に使用するシンチレータは任意のものを選択できる。 SCITIC検出器には ①屈折率 ②発光量とその減衰時間の特性が重要となる。今回は三辺が５cmのCｓI（TI)を用いた。光学系シンチレータからの光をIITの表面に収束させる必要がある。任意の倍率での撮像が可能シンチレータとレンズとの間の距離をaとし、レンズとIITまでの距離をbとすると以下の式が成り立つ。 1 1 1   a b f IIT (Image Intensifier Tube:夜間の暗視用として開発された装置) ① この場合の撮像倍率はb/aとなる。 IITの光電面の直径は８cmであるためシンチレータ表面の対角線の長さ5√2cmがこのIIT口径に収まるような倍率を選択すると5√2/8≒3/4という計算により、倍3/4が最適と考えた。光電面 (入射像を光電面で電子に変換) 電場を用いて電子を加速式①を用いてシンチレータとレンズ、レンズとIITの光電面との距離を求める。CsIの屈折率があるため式①の計算を用いることができない。屈折率による補正を含めたa,bの値は A 1 d a f A 2n 入射像出力像 (像そのものを増幅) b  ( A  1) f で与えられる。ここで、A：レンズ系の倍率、ｆ：焦点距離、ｄ：シンチレータの厚さ、ｎ：シンチレータの屈折率以上から、a=25.2cm、b=12.2cmとした。図2 静電型IIT 蛍光体 (電子を蛍光体で光子の像に戻る) MCP (Micro Channel Plate) 光電面 MCP 極小の口径を持つ光電子増倍管をplate状に配する蛍光面トリガーシステム・ディスクリミネ－タで整形された信号は、コインシデンス回路(Coin)によって AND信号として出力される。・AND信号を得たときのみIITは、電子を通過する向きになるように電場を反転することとなる。トリガーをかけられる・トリガーをかける時間幅をゲートジェネレータで設定できる。μ粒子の軌跡に最適だと思われる1msにゲート間隔を設定した。・電場の向きを反転させる事で電子の進行を制御できる入力像出力像図3 MCP型IIT Plastic Scinti. ・目的のイベントが得られたことを信号として入力するときのみ電子を通過させ、出力像を結ぶ。 PMT Discri. Trigger Coin. Plastic Scinti. 電子 PMT GATE gene. 小型の光電子増倍管 Picture LEVEL adap. Trigger Discri. 図4 IIT&CCD PC トリガー生成用モジュールまとめテスト結果 μ粒子 μ粒子 SCITIC検出器の長所・任意のシンチレータを用いることができる。・任意の倍率で観測可能・任意のトリガーをかけれる SCITIC検出器の問題点・高倍率(3倍以上)になるとレンズの長さが邪魔になり限界がある。・高倍率になると測定範囲が狭くなる → トリガー系の再考が必要 SCITIC検出器の可能性・ハイペロン－核子散乱実験・宇宙線の観測 Y 図5 Y 5×5×5cmのCsIシンチレータでの軌跡途中でCsI中の電子と散乱したと思われる軌跡を捉えた。右図のようにμ粒子が入射したと考えられる。 (1目盛り＝1cm) μ粒子 CsI プラスチックシンチレータ N N Telescope