水チェレンコフ検出器を D I Y してみる

水チェレンコフ検出器を
D I Y してみる
武石 隆治
TAグループ D2
2014.6
本日の内容
•水チェレンコフ検出器設置の背景
•検出器のしくみ
•材料をそろえよう
－水タンク
－PMT
－データ取得
－純水
•設置作業のポイント
背景
•ＴＡ：米国ユタ州における最高エネルギー宇宙線
（ >1018eV ）の観測実験
~
•主な狙いは、一次宇宙線の
・スペクトル
・到来方向の異方性
地表検出器(SD)
・組成
を解明すること
•星間磁場による方向変化が
少なく、発生源が識別可能
大気蛍光望遠鏡(FD)
背景
Auger 実験のμ過剰
Nμdata ~ 2NμMC
TA SDエネルギースケール
FDによる補正が必要
EFD = ESDMC / 1.27
μ過剰が寄与している
可能性がある
TAサイトにAuger 地表検出器を設置
二種のSDで同一のシャワーを観測し
μ過剰の理解を深める
Auger SD
直径3.6m, 断面積10m2,
高さ1.55m, 水位1.2m (3PMT)
Batteries
Pierre Auger Collaboration (2004)
μ
Cherenkov
photon
Milagro outrigger
直径2.4m, 断面積4.5m2,
高さ91cm, 水位68cm (1PMT)
http://nmcpp.phys.unm.edu/johnm
/auger_north_ucolorado.pdf
TAサイトにある複数台を併用予定
水タンクを選ぶ
• プラスチック製地上型と地下型
• 遮光性と防水性
• 大きい方が扱いは困難だが、短期間で統計がたまる
信号量 = ∫（フラックス×通過面積）sinθ dθ
Auger : Φ 3.6m×1.55m
http://unews.utah.edu/news_releases/
cosmic-ray-mystery-solved/
Milagro : Φ 2.4m×0.91m
http://nmcpp.phys.unm.edu/johnm
/auger_north_ucolorado.pdf
反射幕を張る
•
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•
Tyvekシート：UV~可視光で約90%の反射率
エアバッグ式（Auger）
骨組に張る（Milagro）
内壁に貼り付け（Tibet）
Pierre Auger Collaboration (2004)
PMT設置方法
• ８インチPMT
• 水面に接するように、
タンク天井に固定する
データ取得
• PMTからのADC信号を取得する
• エレキ、電源は箱内か屋内にしまう
• ケーブル類への鳥獣害対策も必要
データ取得
PMTハッチ
タンク
支持具-ハッチ接続ねじ
支持具
信号ケーブル
BNC-BNC
PMTベルト
PMT
（屋内）
電源ケーブル
SHV-SHV
TA SDエレキ
HV+
NIM BIN
電源
12V
PC
22
水の用意
• 濾過した純水や井戸水を使う
• 必要に応じプール用の殺菌剤を用いる
• 設置場所で手に入るもの
設置作業①：タンク掃除
• ロングブラシ
• Water Vacuum
• 水洗い
設置作業②：反射幕の固定
• 水中のバクテリアが有毒ガスを発生する
ことがあるので、水を抜いた後のタンク
に入るときは要注意
－酸欠
－硫化水素
設置作業③：架台をつくる
• 電源、エレキの固定
• 野外に設置する場合、風雨に流されない
強度が必要
設置作業④：水・PMTの挿入、
ケーブル配線
• フィルター等を通し
透明度を上げる
水を入れすぎたら･･･
完成！
※画面は開発中のものです。
まとめ
• 水の挿入法を確立すれば、設置自体は
シンプルな作業
• シンチレーターなど、他の検出器との
観測対象の違いを利用して進められる
研究があるのではないか