容器の壁
検出領域
(76torr CF4)
U
Rn
①金属に微量含まれるウランが
崩壊(永年平衡なので一定)
②気体なのでガス中に侵入
③α崩壊してバックグラウンドに
Rn
α崩壊
循環ポンプ
500ml/min
活性炭160g
・ 螺旋部:60g
・ 円筒部:100g
ガス循環+冷却活性炭
• 冷却:ラドンの液化
• 活性炭:ラドンを吸着
冷却機
200K
温度計
ヒーター
地下運用には長期安定性(1ヶ月)
• 温度変動:~1K/月
従来と同程度
• 圧力変動:~3torr/月
従来と同程度
• 冷媒量の変動:~1cm/月
昔は3cm/月
• 一ヶ月後も霜はなし
どうしても
隙間がで
きる
冷媒につかる
部分
旧
新
• ラドン崩壊のα粒子(~6MeV)の時間変化
• ラドンレート:~1/20
• ラドン除去能力はOK
• 旧蓋よりもラドン除去能力が良い <-活性炭交換の影響?
活性炭なし
>3000keV
冷却活性炭(10ml/min)
>9cm
ラドン事象の選別条件
冷却活性炭(500ml/min)旧蓋
冷却活性炭(500ml/min)新蓋
ガス交換からの日数
ドリフト距離が長いと
• ターゲットが増える[利点]
• 角度分解能の悪化[欠点]
異なるドリフト長における
角度分解能(JPS春)
0-30
有意度の最も高いドリフト長を求めたい
(そして、その検出器を作って測定)
0-40
0-50
よくある仮定
• 暗黒物質:銀河系にボルツマン分布
• 相互作用:原子核と弾性散乱
v0=220[km/s]
vesc=650[km/s]
vE=244[km/s]
ρ=0.3
σSD0=100[pb]
MDM=100[GeV]
標的: 19F
cygnus
DM
θ
nuclear
50-100keVのcos分布
角度分解能40度
前後判定しない
2-binにする
quenching
エネルギー分解能
有意度を計算(角度分解能ごと、各ドリフト長でのexposureごと)
• cosθ分布で2-binをフラットと区別できるかどうか
• 測定時間:3ヶ月
有意度の角度分解能依存性
最適なドリフト長
• 30cm(現行)
• 40cm(8度以上の改善)
3ヶ月測定
角度分解能はDAQモードの
変更で改善の余地あり
: 現行の角度分解能
: 10度改善した場合
: 20度 〃
DAQモードの変更や電子拡散の影響を調べたい
⇒検出器応答の入ったシミュレーション
①Geant4で物理過程を振る
②W値・quenching・統計
③電子拡散
④離散化・回路応答・閾値
座標・エネルギー
電子数
電子座標
ストリップ・clock
•
•
•
•
ジオメトリは下図
中性子照射(252Cfのスペクトル)、照射位置は6ヶ所
検出領域はCF4ガス0.1atm
VER:geant4.9.2.p03
ドリフトケージ
CF4(検出領域)
ポリエチ(ジグ)
ドリフトプレーン
30cm
真空容器
50cm
μ-PIC・GEM
位置とエネルギーの情報から電子を発生させる
電子拡散はMAGBOLTZで
エネルギー :465keV
トラック長 :4.6mm
ドリフト距離 :33.5cm
エネルギー :158keV
トラック長 :1.7mm
ドリフト距離 :2.5cm
z=-250に検出面がある
デジタル化
• 各ストリップごとに波形を求めVthでディスクリ ⇒hit
• 波形を積分 ⇒energy
DAQモード1(これまでの測定に使用)
• 各clock(10ns)ごとにXYの立ち上がりのコインシデンスを取る
• さらに各clockごとにストリップ番号の最大値と最小値を記録
DAQモード3(次に使用予定)
• 全てのhitストリップ番号と立ち上がりのclockを記録
DAQモード5(デバッグ中)
• 全てのhitストリップ番号と立ち上がりと立ち下がりを記録
トラックの変遷
• G4の出力
• 電子発生&拡散
• 検出器応答
• 直線フィット
DAQモード3の検出器応答をかませた方向解析ができるように
DAQモード3の角度分解能
• 前方散乱の見え具合で評価
• 実験と同様の手法
• 35度
252Cf
neutron
q
nuclear
|cosθ|分布
角度分解能ごとのχ2値
DAQモード3
検出器応答を入れな
いGeant4データ
σ=35度でぼかす
σ=35でχ2minimum
角度分解能
• DAQモード3で8度の改善(43度⇒35度)
• さらなる改善の余地もあり(by DAQモード5 方向解析改善)
有意度の角度分解能依存性
ドリフト長は40cm
⇒業者に発注
3ヶ月測定
: 現行の角度分解能
: 10度改善した場合
: 20度 〃
システムの安定化
• 密封蓋により1ヶ月は放置可
ドリフト長の最適化 @0.1atm
• ターゲット質量と角度分解能を考慮⇒40cm
• 業者に発注中
シミュレータ
• 作製開始
• もろもろ確認しつつ利用中
今後
• 神岡地下実験(今秋から)
• シミュレータのupdate
まだだ、まだ終わらんよ
ダウンロード

次期地下実験用検出器の製作