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

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

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 ） setup 、測定内容

TOF に求められる性能、性能テスト（２００５　 Feb ） 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０．３５ｍｍ Φ 、光量～１０ p.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

120°

５ station, 直径３０ｃｍ

plane の構造：２重になっている 3 方向VLPC

Wave guide

プロトタイプ、宇宙線テスト

宇宙線テスト用に製作 3station からなる

station

プロトタイプトラッカー

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

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

3station は宇宙線テストの時製作 残り 1station は現在製作中

１ module に４ station 配置。

15 25 55 　　　 unit : cm

95

プロトタイプテストのセットアップ（ KEK-PS 　 pi2 ）

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

各検出器の役割 TOF

運動量測定 π/μ 識別

Aerogel π/μ 識別

SciFi トラッカーによる運動量測定 詳細テスト

低運動量 μ( ３００～６００ MeV/c) エミッタンス再構築

トラッカーの長さ　９５ｃｍ　　　　　　　　回転角度

ソレノイドによる磁場　１ T L 方向の運動量　　　 (GeV/c)

運動量を観測するために SciFi トラッカーを磁場中に置く

)(P/16 L 度

LP

L

超伝導ソレノイド： Super-JACEE

奥行1.3m

φ８５０円筒の中にSciFi トラッカー置く

バルーン実験用ベッセル

正面

側面

中心磁場：１ T

TOF のデザイン

時間分解能低下の原因 PMT と磁場の非平行性

PMT (BESS 実験で使用 ) R6504S , fine mesh , 19DY

guide7による形状最適化

長いライトガイド

ビームテストで用いる運動量 ３００～６００ MeV/c

π/μPID＞３ σ=２３０ｐｓ に必要な時間分解能

上流　　　　　　　　　　 下流 （ hodoscope ）　

50ps

50ps

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 時間分解能：４７ｐｓ

テストカウンター製作 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

ref2)}(ref1σ ref2)(tofσ

ref1)(tof{σ

(tof)σ

2

2

2

2

1

2

σ(tof-ref1) =64ps

⇒σ（ tof） =49ps

position scan時間分解能[ ｐｓ ] 黒： PMTR

白： PMTL黒 (下側 )weightedmean

中心からの距離[ｃｍ ]

90

位置によらず５０ｐｓで安定

50

00 2

0-20

PID条件５０ｐｓを満たしている！

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)