2005 2005 3 23
1 2 2 2 2.1 Muon.......................................... 2 2.2 Muon........................... 2 2.3................................. 3 2.4 Muon life time......................................... 4 3 5 3.1.............................................. 5 3.2.......................................... 7 4 8 4.1 PMT HV........................................ 8 4.2 NIM............................................. 11 4.3 ADC TDC........................................ 14 5 17 5.1 Muon life time......................................... 17 5.2....................................... 18 6 21 7 21 8 23 9 24 9.1....................................... 24 9.2 VETO........................................... 27 1
1 Muon 106MeV 2.2 s µ ν e + e + ν µ (1) µ + ν e + e + + ν µ (2) 2 2.1 Muon Muon( ) 1937 Muon 1/2 m µ = 105MeV/c 2 ( 0.5MeV) life time 2.2 s ( % proton) µ + µ e + e γ 70% 1cm 2 2.2 Muon Muon 1 2 1 E = M µ C 2 P µ = 0 2
P e P ν = P µ = 0 P e = P ν = P P e = P ν = P M µ C 2 = M 2 e C 4 + P 2 e C 2 + M 2 ν C 4 + P 2 ν C 2 (3) M µ C 2 = M 2 e C 4 + P 2 C 2 + M 2 ν C 4 + P 2 C 2 (4) P 2 = C2 4Mµ 2 ( M 4 µ + M 4 e + M 4 ν 2M 2 µm 2 e 2M 2 ν M 2 e 2M 2 ν M 2 µ) (5) T max T max = E e M e C 2 = M 2 e C 4 + P 2 C 2 M e C 2 (6) M µ M e, M ν 5 P 2 1 4 C2 Mµ 2 T max M µc 2 = 52.5M ev (7) 2 (0.5MeV) 7 T max = M 2 e C 4 + C4 4M 2 µ ( ) M 4 µ + Me 4 + Mν 4 2MµM 2 e 2 2Mν 2 Me 2 2Mν 2 Mµ 2 Me C 2 (8) 7 8 (7) 2 (8) 2 = 2Me 2 C 4 C4 ( M 4 4Mµ 2 e + Mν 4 2MµM 2 e 2 2Mν 2 Me 2 2Mν 2 Mµ 2 ) +2Me C M 2 e 2 C 4 + C2 4Mµ 2 P 2 (9) 9 2.3 dγ dx = G2 µm 5 µ 96π 3 x2 (3 2x) dγ de de dx = G2 µm 5 µ 4E 2 96π 3 m 2 µ dγ de = G2 µ 12π 3 m2 µe 2 x = 2E ( 3 4E m µ ( 3 4E m µ (10) m µ ) (11) Γ Muon 2 ) (12) 3
2 2.4 Muon life time Muon τ λ dn = λndt (13) N(0) N(t) = N(0)exp( λt) (14) t = 1 λ N(0) 1 e (mean life) τ = 0 N(0) tdn dn = 0 λtexp ( λt) dt = 1 λ Muon 2000 τ ( ) (15) 4
3 3.1 (PMT)...... ( 420nm) (WLS)... ( 420ns) PMT ( 500ns)... WLS PMT Pet...... Pet... VETO 3 5
6 2 coincidence 4 4 2 and 2 6
3.2 1 10 ( 5) ( ) 5 6 0.15 6 7
4 4.1 PMT HV PMT HV 2 HV HV coincidence 50mV 100 2.0KV 2.3KV 2.3KV 8 7 8 1 2.3KV 2 2.2KV 8
9 10 2.0KV 2.4KV 3 2.4KV 4 2.3KV 2.3KV 2.2KV 8 3 2.2KV 4 2.3KV 9
2.0KV 2.4KV 2.4KV 2.3KV 2.3KV 2.2KV 30mV 2.3KV 2.3KV 10 9 2.3KV 1664[count/100sec] 1679[count/100sec] 1262[count/100sec] :1000cm 2 :1000cm 2 :750cm 2 HV 100 1 /cm 2 :1666 /100sec :1666 /100sec :1240 /100sec 10
4.2 NIM NIM AND OR 4.2.1 ( ) DISCRIMINATOR 10 50mV PMT 11
4.2.2 COINCIDENCE COINCIDENCE 1 1 50mV 20ns 12 11 10ns COINCIDENCE 12
4.2.3 Accidental Coincidence( ) Accidental Coincidence AND CH1 CH6 CH1: 35980[count/100sec] CH2: 10322[count/100sec] CH3: 19586[count/100sec] CH4: 20314[count/100sec] CH5: 19790[count/100sec] CH6: 3059[count/100sec] CH1:35ns CH2:45ns CH3:25ns CH4:25ns CH5:33ns CH6:46ns N 1 N 2 W 1 W 2 Accidental CoincidenceN Accidental Coincidence A:N A = 0.0029[count/sec] B:N B = 0.0012[count/sec] C:N C = 0.0048[count/sec] N = N 1 N 2 (W 1 + W 2 ) (16) 12 16count Accidental Coincidence Accidental Coincidence 13
4.3 ADC TDC 4.3.1 ADC gate gate 12 gate 12 gate 3 gate pedestal 1Hz or 14
13 tuukamu 1200 1000 800 600 tuukamu Entries 20000 Mean 99.93 RMS 61.3 2 χ / ndf 487.1 / 79 Constant 4657 ± 70.0 MPV 110.9 ± 0.3 Sigma 11.46 ± 0.14 400 200 0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 tuukamu 3000 2500 2000 1500 tuukamu Entries 10000 Mean 99.93 RMS 61.3 2 χ / ndf 1.498e-09 / -1 Constant 3440 ± 472.9 Mean 48.53 ± 0.57 Sigma 2.409 ± 0.467 1000 500 0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 13 1cm 2MeV 20MeV root pedestal pedestal 48.53 110.9 110.9 48.53 62.37 20MeV 20MeV ADC 62 ADC 15
4.3.2 TDC TDC(Time to Digital Converter) TDC 2 0.5µs 14 14 TDC TDC 1 5ns 16
5 5.1 Muon life time 15 stert stop 15 16 16 τ = 1.93 ± 0.09µs life time 2.2µs 3σ 17
5.2 18 17 gate ns 5.2.1 VETO 18 gate ADC 18 elevetonasi 45 40 elevetonasi Entries 10000 Mean 13.79 RMS 11.32 2 χ / ndf 40.79 / 25 p0 8.309 ± 1.606 p1-0.1437 ± 0.0425 35 30 25 20 15 10 5 0 0 10 20 30 40 50 18 ( 2) 20MeV 57.8 ± 4.4[MeV ] 18
5.2.2 VETO 18 19 VETO 4 6 6 VETO TDC gate 5µ (gate ) 19 VETO 19 VETO VETO 20 VETO VETO 19
56.7 ± 4.2[MeV ] 52.5 1σ 4.2MeV VETO VETO 20 21 VETO VETO 20
6 VETO 56.7 ± 4.2MeV 52.5MeV 1σ m µ = 4.2MeV VETO 7 VETO 1σ m µ = 4.2MeV 4 1m 1m 10cm GeV µ 10cm 10cm 1m 22 21
23 22 VETO 23 gate A B C D VETO PMT A B C D gate VETO VETO VETO 22
8 23
9 付録 9.1 カロリーメータの作成 シンチレータの間に隙間を作るため釣り糸を渦巻状に張った シンチレーション光を PMT の感度が良い光に変えるためのウェイブレングスシフター シンチレータを１０枚重ねその両サイドにウェイブレングスシフターをつける このとき光を伝えやすいよ うに接合面にグリスを塗った 24
外に光が出ないように周りを PET フィルムで覆った このとき接合面でグリスの層を薄くして光を通しや すくするためきつく巻いた ウェイブレングスシフターから PMT に光を導くライトガイド ライトガイドと PMT をグリスで接合し周りを PET フィルム 遮光シートで覆った 25
26
9.2 VETO の作成 VETO カウンター用いるシンチレータ VETO カウンターに用いるライトガイド シンチとライトガイドをグリスでつけ周りを PET フィルムで覆い PMT とライトガイドを接続した 全体を遮光シートで覆って完成 27