MPGD

微細加工技術を利用した高性能ガス放射線検出器(マイクロパターンガス検出器:MPGD)の開発を行っています。これは、従来からある金属細線を利用したガス放射線検出器に代わる新しい検出器で、高頻度耐性に優れていて、高精度の均一な2次元位置情報や高精度の時間情報が得られる検出器です。

mpgd.jpgGEMを3段用いたガス増幅と2次元ストリップからの信号読み出しの模式図 ©Rey.Hori

目的・ビジョン

高頻度耐性に優れている特徴を活かして、高強度ビームを利用した素粒子・原子核実験に採用されていくこと期待しています。また、2次元画像が得られることから、中性子・放射光実験への応用も期待されています。さらに、X線・ガンマ線検出への応用も期待できるので、産業利用として非破壊検査や核医学診断に向けた検出器の開発も行っています。

概要

MPGDの開発は、2006年の測定器開発室の発足当初から高エネルギー加速器研究機構・素粒子原子核研究所の職員が中心となり、大学の研究者や大学院生と協力して進められています。MPGDの中でも特にガス電子増幅器(GEM)を利用して、その基本特性の測定や特殊用途集積回路とプログラム可能なデジタル集積回路(FPGA)を搭載した読み出し電子回路基板の開発とを合わせて、コンパクトな検出器システムの製作を行っています。これらの開発は、主に、KEK内にある先端計測実験棟で行われていますが、出来上がった試作器の試験を行うために、中性子ビームが得られる北海道大学45MeV電子線形加速器施設やJ-PARCの物質・生命科学実験施設(MLF)などでも実験を行っています。

この検出器は高頻度耐性に優れていることから、従来の測定器が使用できないような高強度ビームを用いる素粒子・原子核実験に用いることが期待されています。また、均一な2次元位置情報が得られることや高精度な時間情報が得られることなどから、中性子や放射光実験に応用できると考えられています。特に、J-PARC MLFのような大強度パルス中性子源の実験に使用することが最適であるので、その開発を積極的に行っています。これまでの実験結果から波長別中性子ラジオグラフィにおいて、過去には測定できなかった金属内の微細構造や金属の種類の特定を2次元画像として捉えることが可能であることを示してきました。今後も、2次元画像と同時に高精度な時間情報が得られる測定器として、その応用範囲が広がるような開発を進めます。

これらの開発と同時に、大学の研究者が主体となり、新しいMPGDの開発を進めてきています。MPGDは、まだまだ新しい検出器であるので、多くのアイデアを取り入れたり、日本の産業界が得意とする微細加工技術を十分に活かすことによって、世界中でどこでも開発されていないような検出器を生み出すことを目指しています。

関連するWebページ

MPGDグループ http://rd.kek.jp/project/mpgd/
測定器開発室(DTP) http://rd.kek.jp/index.html

関連する研究グループ

ASICグループ http://e-sys.kek.jp/tech/asic/sokutei.html
DAQグループ http://rd.kek.jp/lab_02_7.html
神戸大学 μ-PICグループ http://ppwww.phys.sci.kobe-u.ac.jp/~upic/
北海道大学 工学部量子理工学専攻 http://toybox.qe.eng.hokudai.ac.jp/index.html

関連する研究施設

J-PARC 物質・生命科学実験施設 http://j-parc.jp/MatLife/ja/index.html
北海道大学 45MeV電子線形加速器施設 http://toybox.qe.eng.hokudai.ac.jp/index.html