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原理検証機による実証

2002年

proto_1.JPG26_left.jpg最初の原理検証機です。
μ-PICのみのTime Projection Chamberとアンガー型NaIシンチレータを組み合わせた
電子飛跡検出型コンプトンカメラ(ETCC)です。
2002年冬に初めてガンマ線イメージの取得に成功しました。
これはガス検出器を用いて電子飛跡を取得する方法としては、世界初の結果になります。

A. Takeda+, IEEE TNS, 51 (2004), 2140
A. Takada+, NIM A, 546 (2005), 258

2004年

proto_2.JPGガス飛跡検出器に前段増幅器としてキャピラリープレートを導入しました。
これにより安定して高ガス増幅率が得られるようになり、
最小電離粒子の飛跡が確実に取得できる様になりました。
また、大面積化に向けて大型アンガー型NaIシンチレータを導入しています。

R. Orito+, IEEE NSS Conference Record 2005, 443



2005年春

proto_3.pngimage_2005.pngガラスでできているキャピラリープレートの代わりに
ガス飛跡検出器に前段増幅器としてGEM (gas electron multiplier)を導入することによって、
より扱いやすい検出器となりました。
一方、シンチレータはGSOピクセルシンチレータアレイに変更し、
側面にも設置するようになりました。
これにより、シンチレータがTPCを覆う立体角が大きく増加すると共に、
アンガー型のカメラでは避けられない空間的に不感な領域を削除できたため、
実質的に検出効率が改善しました。

2005年秋

proto_4.JPGSMILE-Iの気球実験に向けた読み出し回路の刷新を図った検証機です。
これまで1.8 m高の19インチラックを埋め尽くしていた読み出し回路系を
FPGAを用いコンパクトにして1/4程度に収めました。
この回路系刷新が成功したことにより、SMILE-I気球実験が可能となりました。






2006年 SMILE-I気球実験

2008年

proto_6.pngSMILE-Iの成功を受けて、検出有効面積の拡大を図った検証機です。
30×30×30 cm3のガス飛跡検出器と
その面積に合わせたGSOピクセルシンチレータアレイを用いて、大面積化を実現しています。

K. Ueno+, IEEE NSS/MIC Conference Record 2008, 3470
K. Ueno+, JINST, 7 (2012), C01088

2009年

proto_7.pngpair_image_2009.pngpair_track_2009.pngETCCは、電子・陽電子対生成をとらえることで
10 MeV以上のガンマ線に対しても感度を持つことが可能です。
10×10×15 cm3のガス飛跡検出器を用いて作られたのがこの原理検証機です。
電子・陽電子の飛跡からガンマ線の到来方向を得ることで、
10 MeV・20 MeVのガンマ線イメージの取得に成功しました。

K. Ueno+, NIM A, 628, 158






2012年

proto_8.pngNa22_2012.pngSMILE-II実験に向け、読み出し回路の刷新を図った検証機です。
回路系の軽量化・省電力化・省スペース化を行い、
SMILE-Iと同程度の電力・重量で、3倍もの数の信号を取り扱えるようになりました。
またデータ収集方法も大きく更新し、電子飛跡がより鮮明に取得できるようになりました。
検出器の面積が増えた分、データ量も増加していますが、
このデータ収集システムの更新により収集速度も改善されています。

T. Mizumoto+, IEEE NSS/MIC/RTSD Conference Record 2013






2013年 SMILE-IIシステム