JP2017146269A - 荷電粒子測定装置及び荷電粒子測定方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】荷電粒子測定装置10は、荷電粒子の検出時に検出信号sを出力する検出器11と、検出信号sを分岐させ遅延させて、遅延時間の遅延時間差が検出器11ごとに異なる遅延信号sa、sbを発生させる伝送時間差発生部16と、遅延信号sa、sbにおける発生時間の時間差を測定する時間差測定部25と、遅延信号sa、sbの遅延時間と遅延時間の遅延時間差を各検出器11に対応させて保存する遅延時間情報保存部26と、測定された発生時間の時間差を保存された遅延時間差と照合し、合致する遅延時間差に対応する検出器11を特定する検出器特定部27と、遅延信号sa、sbの発生時間と特定された検出器11に対応する遅延時間に基づき検出信号sの発生時間を求める発生時間導出部28と、を備える。
【選択図】 図1
Description
電子が陽極ワイヤに到達するまでのドリフト時間からドリフト半径(陽極ワイヤからの距離)を換算することが可能であるため、検出器の大きさ以下の精度でミュオンの通過位置を測定可能となる。そして、ミュオンが通過した各ドリフトチューブの通過位置に基づいてのミュオンの軌跡が導出される。
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図1に示すように第1実施形態に係る荷電粒子測定装置10は、荷電粒子を検出した際に検出信号sを出力する複数の検出器11(111,112,113,114,115)と、出力された検出信号sを分岐させ遅延させて、遅延時間の遅延時間差が検出器11ごとに異なる2つの遅延信号sa、sbを発生させる伝送時間差発生部16と、発生された2つの遅延信号sa、sbにおける発生時間の時間差を測定する時間差測定部25と、伝送時間差発生部16で発生させる2つの遅延信号sa、sbの遅延時間と遅延時間の遅延時間差とを検出器11のそれぞれに対応させて予め保存する遅延時間情報保存部26と、測定された発生時間の時間差を保存された遅延時間差と照合し、合致する遅延時間差に対応する検出器11を特定する検出器特定部27と、遅延信号sa、sbの発生時間と特定された検出器11に対応する遅延時間とに基づいて検出信号sの発生時間を求める発生時間導出部28と、を備える。なお、図1は、検出器112において荷電粒子を検出した場合の例を示している。
伝送時間差発生部16から出力された遅延信号sa、sbのそれぞれは、信号増幅器22(22a,22b)に伝送される。なお、伝送時間差発生部16と信号増幅器22との間には、抵抗20(20a,20b)と接地された抵抗21(21a,21b)とが設けられており、信号増幅器22に入力される遅延信号sa、sbの電流値が調整される。
まず、検出器11内のミュオンの通過位置を測定する上で、ミュオンの通過を検出したドリフトチューブ12内で電離により電子が発生する時間Tμが必要となる。この時間Tμは、各検出器11から出力された検出信号sの発生時間T0及びミュオンを検出したドリフトチューブ12の位置情報などを用いて、ミュオンが検出器11内を通過した場合に想定され得る時間を最小二乗法などのフィティングによるシミュレーション解析により求められる。なお、図4(B)で示したように、ドリフトチューブ12と時間応答の速いシンチレータ14と組み合わせて構成した場合には、シンチレータ14における検出信号sの発生時間を時間Tμとしても良い。
図10は、第2実施形態に係る荷電粒子測定装置10の構成図を示している。なお、図10において図1と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。
図14は、第3実施形態に係る荷電粒子測定装置10の構成図を示している。なお、図14において第1実施形態(図1)と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。
図17は、第4実施形態に係る荷電粒子測定装置10の構成図を示している。なお、図17において図1と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。
Claims (10)
- 荷電粒子を検出した際に検出信号を出力する複数の検出器と、
出力された前記検出信号を分岐させ遅延させて、遅延時間の遅延時間差が前記検出器ごとに異なる2つの遅延信号を発生させる伝送時間差発生部と、
発生された2つの前記遅延信号における発生時間の時間差を測定する時間差測定部と、
前記伝送時間差発生部で発生させる2つの前記遅延信号の前記遅延時間と前記遅延時間の遅延時間差とを前記検出器のそれぞれに対応させて予め保存する遅延時間情報保存部と、
測定された発生時間の時間差を保存された前記遅延時間差と照合し、合致する前記遅延時間差に対応する前記検出器を特定する検出器特定部と、
前記遅延信号の発生時間と特定された前記検出器に対応する前記遅延時間とに基づいて前記検出信号の発生時間を求める発生時間導出部と、を備えることを特徴とする荷電粒子測定装置。 - 前記伝送時間差発生部は、コイルとコンデンサから成る遅延回路が多段に接続されて、前記検出器から出力される各検出信号は遅延回路間のそれぞれに入力されることを特徴とする請求項1に記載の荷電粒子測定装置。
- 前記検出器にドリフトチューブを用い、複数のドリフトチューブを配列させたドリフトチューブ層を多層に設けて、
前記検出信号の発生時間に基づいて前記ドリフトチューブ内における前記荷電粒子の通過位置を測定して、この通過位置から前記荷電粒子の飛行軌跡を求める荷電粒子軌跡計算部を備えることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の荷電粒子測定装置。 - 前記伝送時間差発生部により発生された2つの前記遅延信号をデジタル信号に変換するAD変換回路と、を備えることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の荷電粒子測定装置。
- デジタル信号に変換された2つの前記遅延信号のうちいずれか一方に対して、前記検出器ごとに異なる前記遅延時間の前記遅延時間差のうちで最大の遅延時間差以上の時間を遅延させる付加遅延設定部と、を備えることを特徴とする請求項4に記載の荷電粒子測定装置。
- 前記付加遅延設定部により遅延された前記遅延信号と遅延されていない前記遅延信号との論理和をとり、1つのデジタル信号にまとめて出力するOR回路をさらに備えることを特徴とする請求項5に記載の荷電粒子測定装置。
- デジタル信号に変換された前記遅延信号に基づいて前記遅延信号の波高値を推定する波高推定部と、
前記遅延信号の波高値に応じて生じる前記遅延時間差の誤差を予め求めて、推定された波高値に対応する前記遅延時間差の誤差に基づき測定された時間差を補正する時間差補正部と、を備えることを特徴とする請求項4から請求項6のいずれか一項に記載の荷電粒子測定装置。 - 前記発生時間導出部は、前記遅延時間が小さい方の前記遅延信号の発生時間に基づく前記検出信号の第1の発生時間及び前記遅延時間が大きい方の前記遅延信号の発生時間に基づく前記検出信号の第2の発生時間をそれぞれ求めて、第1の発生時間に対する比重を大きく設定した補正係数を、第1の発生時間及び第2の発生時間のそれぞれに乗じて前記検出信号の発生時間を求めることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の荷電粒子測定装置。
- 前記検出器特定部で特定された前記検出器を検出器別に計数して、一定時間内に所定の回数以上が計数された前記検出器の異常を出力する異常計数判定部と、
各前記検出器と前記伝送時間差発生部との間に設けられて、前記伝送時間差発生部への前記検出信号の出力を遮断可能なスイッチと、を備えることを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の荷電粒子測定装置。 - 荷電粒子を検出した際に検出信号を出力する複数の検出器を用いて、
出力された前記検出信号を分岐させ遅延させて、遅延時間の遅延時間差が前記検出器ごとに異なる2つの遅延信号を伝送時間差発生部において発生させるステップと、
発生された2つの前記遅延信号における発生時間の時間差を測定するステップと、
前記伝送時間差発生部で発生させる2つの前記遅延信号の前記遅延時間と前記遅延時間の遅延時間差とを前記検出器のそれぞれに対応させて予め保存するステップと、
測定された発生時間の時間差を保存された前記遅延時間差と照合し、合致する前記遅延時間差に対応する前記検出器を特定するステップと、
前記遅延信号の発生時間と特定された前記検出器に対応する前記遅延時間とに基づいて前記検出信号の発生時間を求めるステップと、を含むことを特徴とする荷電粒子測定方法。
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