ワイヤーチェンバー製作(実習)
2006.12.6
田中秀治(KEK)
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目的
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MWPCの製作を通して放射線検出器の基本原理を学ぶ
– 放射線検出器を製作する実習を行っている大学は非常に少ない
– エレキや信号処理など包括的に学習することができる
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ワイヤーのハンダ付けから信号の読み出し部分まで2日程度で一通り
のことを学ぶことが可能
– 過去の実績
• 一般公開(おもしろ物理) :対象 小学生 50人(1日)
– 宇宙線のヒットパターンデータを携帯電話で見るところまでやっ
た
• 総研大実習(1.5日)講義(尾高氏)+実習
• 神戸大、岡山大、東邦大など引き合い多数
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主な仕様
総研大の実習で用いたキット
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主な仕様
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ガス:P10(その他でも可)
印加電圧 3kV
ワイヤー径 30μm
ワイヤー・グランド間隔 7mm
ワイヤー間隔 2mm
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+3 kV
アナログ信号
トリガー信号
270 pF
6 kV
1M
ASD
デジタル
信号
DELAY
FF
LED
センスワイヤー
アンプ・シェーパー・
デスクリ回路
遅延・ラッチ回路
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宇宙線を見た様子
総研大実習での様子
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製作作業の流れ
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工程1:16本のワイヤーを等間隔に張ってハンダ付けする。
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工程2:ワイヤーの周囲に保護カバーを付ける。
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工程3:コンデンサー・抵抗・ケーブル・コネクターをハンダ付けする。
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工程4:保護カバーをはずして基盤全体を超音波洗浄をする。
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工程5:ガス箱を取りつけて配管し、ガスを流す。
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工程6:高電圧をかけてリーク電流が少ないことを確認する。
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工程7:電子回路をつなげ、放射線源をあてて、アナログ信号を確認する。
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工程8:宇宙線観測装置の中央にセットして、宇宙線を観測する。
(これらの作業でゆっくりやって約3時間程度。3~4人に対し1人のスタッフが必要)7
実習に必要な機材
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MWPCキット(林栄精器から調達可能になっている)
NIM bin
NIM HVモジュール (富士実験棟に手持ちあり:10台程度)
– アナログカレントモニター付きのものは現在入手不可
はんだこて(人数分必要)
– 40本程度在庫あり
抵抗、コンデンサー、コネクタなど(回路室に在庫)
オシロスコープ
各種ケーブル
ガス用配管部材
超音波洗浄器
タングステンワイヤー
ASD (ATLAS TGC用のものを過去には使用したが測定器開発室が開発中のも
のを将来的には使用)
遅延・ラッチ回路 (ATLAS TGCエレキの試作基盤を使用したため、再度調達が
必要:回路室の池野氏)
コインシデンス回路(近藤さんのお仕事? Or 製作)
各種工具(ラジペン、ニッパー、ドライバー、メスなど)
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このキットで他に何が出来る?
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アンプなしでLimited proportional
modeの信号をパルストランスを介してデ
ジタルオシロで見ることで各種線源のパ
ルス波形の違いを観察することが可能
(又はアンプを通してADC分布を比較)
GainのHVカーブ
Single count rateの測定
カソード基盤を追加して位置測定
形状を改変してドリフトチェンバーとして
位置測定(TDCが必要)
β線の場合、複数のクラスター
を観察
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他の実習とのコラボ
• 工作センターの機械工作実習、製図実習(KEK内部で毎年開催)
– MWPCの蓋部分を自分で製作(図面も)など
• 大学ではこのような実習のカリキュラムは少ないため院生から問
い合わせが結構ある
• Latch基盤のFPGAのソフトウェアの開発(VHDL)実習
• DAQも?(エレキDAQグループ)
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参考文献・ウエブページ
 KEK一般公開:2002年9月1日ワイヤーチェンバーを作って、宇宙線を捕まえよう!
http://atlas.kek.jp/openhouse2002/
科学新聞2002年8月23日号8ページ
 マルチワイヤープロポーショナルチェンバー(MWPC)制作の基礎知識
2003 年総研大夏期実習A - 6 尾高茂、田中秀治
http://odakasrv.kek.jp/Temp/jisshuuA6/kougi.pdf
 ワイヤーチェンバーを作って宇宙線を捕まえる
http://odakasrv.kek.jp/Temp/jisshuuA6/index.html
 KEK一般公開:2004年8月29日シンチレータを磨いて宇宙線を捕まえよう!
http://atlas.kek.jp/openhouse2004/
科学新聞2004年8月20日号7ページ
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