JPH0712949A - 粒子軌跡検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、簡易な構成により、測定時間分解
能の向上及びデッドタイムの低減を実現し、軌跡の測定
精度を向上することを目的とする。 【構成】 衝突トリガ信号を送出する衝突トリガ信号送
出手段と、各粒子検出器から受信する電気的な粒子検知
信号を粒子検知光信号に変換して送出する電気／光変換
手段と、粒子検知光信号を粒子検知電気信号に変換して
送出する光／電気変換手段と、衝突トリガ信号を受信す
ると粒子検知電気信号を経過時刻に比例偏向して通過さ
せる時間／位置変換手段と、偏向された粒子検知電気信
号を受信した検出面に対応する位置信号を送出する位置
信号検出手段と、位置信号に対応する経過時刻に基づい
て各粒子検出器の粒子検知時刻データを算出する検知時
刻算出手段と、算出された粒子検知時刻データ及び各粒
子検出器の配置位置データに基づいて微小粒子の軌跡を
算出する粒子軌跡算出手段とを備えた粒子軌跡検出装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高エネルギー物理学実
験で粒子の軌跡の検出に利用される粒子軌跡検出装置に
係わり、特に各粒子検出器による検出時刻を位置情報に
変換することにより、時間分解能を向上し得る粒子軌跡
検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、高エネルギー物理学分野における
例えば加速器衝突実験では、荷電粒子を衝突させて生成
される微小粒子の軌跡とエネルギー量とを求め、該生成
粒子の種類及び軌跡を判定する粒子軌跡検出装置が用い
られている。

【０００３】図４はこの種の粒子軌跡検出装置の構成を
示すブロック図である。この粒子軌跡検出装置は、複数
のワイヤ１ａが内部に並設されたワイヤ検出器１を有
し、各ワイヤ１ａが荷電粒子の衝突時の生成粒子を検出
して電気信号に変換すると共に、該電気信号をプリアン
プ２及びアンプ３を介してディスクリミネータ（弁別装
置）４に送出する。ディスクリミネータ４は、この電気
信号を所定の電圧レベルと比較し、この電圧レベルより
も該電気信号のレベルが高いとき、該電気信号を時間／
電圧変換器（Ｔ／ＡＣ）５に送出する。なお、プリアン
プ２、アンプ３ディスクリミネータ及び時間／電圧変換
器５は各ワイヤ１ａ毎に設けられている一方、トリガ信
号発生システム６は、衝突時に衝突開始タイミング信号
を時間／電圧変換器５に送出する。時間／電圧変換器５
は、衝突開始タイミング信号を受けると、経過時間の計
測を開始し、ディスクリミネータ４から受ける電気信号
を該経過時間に比例した電圧信号に変換すると共に、該
電圧信号をマルチプレクサ７を介してＡ／Ｄ変換器８に
送出する。

【０００４】Ａ／Ｄ変換器８はこの電圧信号をディジタ
ル信号に変換し、該ディジタル信号はメモリ情報として
メモリ９に格納される。なお、アンプ３、ディスクリミ
ネータ４、時間／電圧変換器５、マルチプレクサ７、Ａ
／Ｄ変換器８及びメモリ９は信号処理部１０を構成し、
信号処理部１０の処理精度は主に時間／電圧変換器５及
びＡ／Ｄ変換器８に依存している。また、信号処理部１
０に接続された上位計算機（図示せず）は、メモリ９か
らメモリ情報を読出し、生成粒子の軌跡及び種類を解析
している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら以上のよ
うな粒子軌跡検出装置では、軌跡の測定精度を上げるた
めに時間／電圧変換器５の測定時間分解能やＡ／Ｄ変換
器８の性能を向上させることが必要であるが、これらの
性能には限界があるため、軌跡の測定精度の向上が望め
ないという問題がある。

【０００６】また、軌跡の測定密度を濃くするために
は、チャネル数を増加させると共に、他チャネルの信号
を処理する必要があり、信号処理部１０内の回路構成が
複雑になる問題がある。

【０００７】さらに、入力信号が多くなると、ディジタ
ル変換完了するまでの時間が長くなるため、測定実験に
支障をきたすデッドタイムが発生するという問題があ
る。本発明は上記実情を考慮してなされたもので、簡易
な構成により、測定時間分解能の向上及びデッドタイム
の低減を実現し、軌跡の測定精度を向上し得る粒子軌跡
検出装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に対応する発明
は、複数の荷電粒子を所定の衝突タイミングで衝突させ
て微小粒子を生成し、前記微小粒子を複数の粒子検出器
で検知し、前記各粒子検出器の粒子検知時刻に基づいて
当該微小粒子の軌跡を検出する粒子軌跡検出装置におい
て、前記所定の衝突タイミングで衝突トリガ信号を送出
する衝突トリガ信号送出手段と、前記各粒子検出器に個
別に接続され、該各粒子検出器から受信する電気的な粒
子検知信号を光学的な粒子検知光信号に変換して送出す
る電気／光変換手段と、この電気／光変換手段から送出
された粒子検知光信号を電気的な粒子検知電気信号に変
換して送出する光／電気変換手段と、前記衝突トリガ信
号送出手段から衝突トリガ信号を受信すると、前記光／
電気変換手段から個別に送出される粒子検知電気信号を
夫々経過時刻に比例するように偏向して通過させる時間
／位置変換手段と、同一平面上に並設された複数の検出
面を有し、前記時間／位置変換手段により偏向された粒
子検知電気信号を前記検出面のうちのいずれかが受信す
る毎に、当該受信した検出面の位置に対応する位置信号
を送出する位置信号検出手段と、この位置信号検出手段
から各位置信号が送出されると、該位置信号に対応する
前記経過時刻に基づいて、前記各粒子検出器の前記粒子
検知時刻データを算出する検知時刻算出手段と、この検
知時刻算出手段により算出された粒子検知時刻データ及
び前記各粒子検出器の配置位置データに基づいて、前記
微小粒子の軌跡を算出する粒子軌跡算出手段とを備えた
粒子軌跡検出装置である。

【０００９】また、請求項２に対応する発明は、複数の
粒子検出器で粒子を検知し、前記各粒子検出器の粒子検
知時刻に基づいて当該粒子の軌跡を検出する粒子軌跡検
出装置において、前記各粒子検出器に接続され、これら
粒子検出器から受信する粒子検知信号に基づいて検知ト
リガ信号を送出する検知トリガ信号送出手段と、前記各
粒子検出器に個別に接続され、該各粒子検出器から順次
粒子検知信号を受信すると、該粒子検知信号を少なくと
も前記検知トリガ信号が送出されるまでの所定時間だけ
個別に遅延させて各々粒子遅延信号として送出する複数
の遅延信号送出手段と、前記検知トリガ信号送出手段か
ら検知トリガ信号を受信すると、前記各遅延信号送出手
段から個別に送出される粒子遅延信号を夫々経過時刻に
比例するように偏向して通過させる時間／位置変換手段
と、同一平面上に並設された複数の検出面を有し、前記
時間／位置変換手段により偏向された粒子遅延信号を前
記検出面のうちのいずれかが受信する毎に、当該受信し
た検出面の位置に対応する位置信号を送出する位置信号
検出手段と、この位置信号検出手段から各位置信号が送
出されると、該位置信号に対応する前記経過時刻に基づ
いて、前記各粒子検出器の前記粒子検知時刻データを算
出する検知時刻算出手段と、この検知時刻算出手段によ
り算出された粒子検知時刻データ及び前記各粒子検出器
の配置位置データに基づいて、前記粒子の軌跡を算出す
る粒子軌跡算出手段とを備えた粒子軌跡検出装置であ
る。

【００１０】

【作用】従って、請求項１に対応する発明は以上のよう
な手段を講じたことにより、衝突トリガ信号送出手段が
所定の衝突タイミングで衝突トリガ信号を送出し、電気
／光変換手段が各粒子検出器から受信する電気的な粒子
検知信号を光学的な粒子検知光信号に変換して送出し、
光／電気変換手段がこの電気／光変換手段から送出され
た粒子検知光信号を電気的な粒子検知電気信号に変換し
て送出し、時間／位置変換手段が、衝突トリガ信号送出
手段から衝突トリガ信号を受信すると、光／電気変換手
段から個別に送出される粒子検知電気信号を夫々経過時
刻に比例するように偏向して通過させ、位置信号検出手
段が時間／位置変換手段により偏向された粒子検知電気
信号を検出面のうちのいずれかが受信する毎に当該受信
した検出面の位置に対応する位置信号を送出し、検知時
刻算出手段が、位置信号検出手段から各位置信号が送出
されると、該位置信号に対応する経過時刻に基づいて各
粒子検出器の粒子検知時刻データを算出し、粒子軌跡算
出手段が検知時刻算出手段により算出された粒子検知時
刻データ及び各粒子検出器の配置位置データに基づいて
微小粒子の軌跡を算出するので、簡易な構成により、測
定時間分解能の向上及びデッドタイムの低減を実現し、
軌跡の測定精度を向上することができる。

【００１１】また、請求項２に対応する発明は、検知ト
リガ信号送出手段が各粒子検出器から受信する粒子検知
信号に基づいて検知トリガ信号を送出し、複数の遅延信
号送出手段が該各粒子検出器から受信した粒子検知信号
を少なくとも検知トリガ信号が送出されるまでの所定時
間だけ個別に遅延させて各々粒子遅延信号として送出
し、時間／位置変換手段が、検知トリガ信号送出手段か
ら検知トリガ信号を受信すると、各遅延信号送出手段か
ら個別に送出される粒子遅延信号を夫々経過時刻に比例
するように偏向して通過させ、遅延信号検出手段が時間
／位置変換手段により偏向された粒子遅延信号を検出面
のうちのいずれかが受信する毎に当該受信した検出面の
位置に対応する位置信号を送出し、検知時刻算出手段
が、遅延信号検出手段から各位置信号が送出されると、
該位置信号に対応する経過時刻に基づいて各粒子検出器
の粒子検知時刻データを算出し、粒子軌跡算出手段が検
知時刻算出手段により算出された粒子検知時刻データ及
び各粒子検出器の配置位置データに基づいて粒子の軌跡
を算出するので、請求項１に対応する発明の作用に加
え、例えば宇宙線に含まれる粒子のようにいつ検知され
るか分からない粒子であっても、その軌跡を精度良く検
出することができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は本発明の第１の実施例に係る粒子軌
跡検出装置の構成を示すブロック図である。この粒子軌
跡検出装置は、複数のワイヤ（粒子検出器）１１ａを内
部に並設しているワイヤ検出器１１を有し、各ワイヤ１
１ａが荷電粒子の衝突時の生成粒子を検知して電気的な
粒子検知信号を発生し、該粒子検知信号をプリアンプ１
２を介して電気／光変換手段としての電気／光変換部
（Ｅ／Ｏ）１３に個別に送出する機能をもっている。

【００１３】電気／光変換部１３は、プリアンプ１２か
ら受けた粒子検知信号を光学的な粒子検知光信号に変換
し、該粒子検知光信号を光ファイバケーブル１４を個別
に通してストリーク管１５に送出する機能をもってい
る。

【００１４】ストリーク管１５は、各光ファイバケーブ
ル１４から個別に受ける粒子検知光信号をスリット１６
及びレンズ１７を介して光／電気変換手段としての光電
変換面１８に夫々導き、光電変換面１８により該粒子検
知光信号を電気的な粒子検知電気信号に変換して加速電
極１９により加速して２つの偏向電極２０ａ，２０ｂ間
を通してマイクロチャネルプレート（ＭＣＰ）２１に送
出する機能をもっている。

【００１５】一方、計算機２２は、荷電粒子の衝突タイ
ミングを制御する機能をもち、且つ、荷電粒子の衝突開
始時に衝突タイミング信号をトリガ信号発生器２３に送
出する機能をもっている。

【００１６】トリガ信号発生器２３は計算機２２から衝
突開始タイミング信号を受けると、衝突トリガ信号をス
トリーク管１５内の掃引電圧発生器２４に送出するもの
である。なお、計算機２２の一機能及びトリガ信号発生
器２３は衝突トリガ信号送出手段を構成している。

【００１７】掃引電圧発生器２４は、トリガ信号発生器
２３から衝突トリガ信号を受けると、経過時間に比例し
て電圧値が高くなるように掃引電圧を偏向電極２０ａ，
２０ｂに印加するものであって、偏向電極２０ａ，２０
ｂ間を通過してマイクロチャネルプレート２１に到達す
る粒子検知電気信号を当該経過時間に比例して縦方向に
偏向させる機能をもっている。なお、掃引電圧発生器２
４及び偏向電極２０ａ，２０ｂは時間／位置変換手段を
構成している。

【００１８】位置信号検出手段としてのマイクロチャネ
ルプレート２１は、縦方向を偏向強度，横方向を各ワイ
ヤ１１ａからの信号経路（チャネル：ＣＨ）に夫々対応
させるように同一平面上に並設された複数の検出面を有
し、偏向電極２０ａ，２０ｂ間で縦に偏向された粒子検
知電気信号を検出面のうちのいずれかが受信する毎に、
当該受信した検出面の位置に対応する位置信号を送出し
てストリーク管１５外のメモリ２５に記憶させるもので
ある。

【００１９】メモリ２５は、マイクロチャネルプレート
２１の各検出面に対応するように２次元的に構成されて
“１”，“０”により位置情報を記憶可能であり、該マ
イクロチャネルプレート２１の検出面から受ける位置信
号が各検出面に対応して記憶されるものである。なお、
ストリーク管１５及びメモリ２５は信号処理部２６を構
成している。

【００２０】また、検知時刻算出手段及び粒子軌跡算出
手段としての計算機２２は、このメモリ２５に記憶され
た位置信号に基づいて、各ワイヤ１１ａにおける粒子検
知時刻を算出し、該粒子検知時刻に基づいて粒子の軌跡
を算出する機能をもっている。

【００２１】次に、このように構成された粒子軌跡検出
装置の動作を説明する。いま、例えば粒子の加速器衝突
実験が開始されるとする。計算機２２は、荷電粒子をワ
イヤ検出器１１内で所定の衝突タイミングで衝突させる
ように加速器（図示せず）を制御すると共に、所定の衝
突タイミングで衝突タイミング信号をトリガ信号発生器
２３に送出する。

【００２２】加速器で加速された荷電粒子はワイヤ検出
器１１内で衝突して微小粒子を生成する。この微小粒子
は各ワイヤ１１ａにより検知され、各ワイヤ１１ａは粒
子検知信号を発生する。この粒子検知信号は、プリアン
プにより増幅され、且つ電気／光変換部１３によって粒
子検知光信号に変換されると共に、光ファイバケーブル
１４を通してストリーク管１５に送出される。

【００２３】一方、トリガ信号発生器２３は、衝突タイ
ミングに衝突タイミング信号を受けると、衝突トリガ信
号を掃引電圧発生器２４に送出し、掃引電圧発生器２４
は、衝突トリガ信号を受けると、経過時間に比例して電
圧値が高くなる掃引電圧を偏向電極２０ａ，２０ｂに印
加する。なお、これにより偏向電極２０ａ，２０ｂ間に
は、衝突タイミングから時間の経過に比例して強度が高
くなるように電界が形成される。

【００２４】ストリーク管１５では、粒子検知光信号を
光電変換面１８によって粒子検知電気信号に変換し、該
粒子検知電気信号を偏向電極２０ａ，２０ｂ間を通して
偏向させてマイクロチャネルプレート２１に到達させ
る。なお、各粒子検知電気信号は夫々対応するワイヤ１
１ａが該粒子検知信号を発生した時刻から一定の時間後
に偏向電極を通過するため、粒子検知信号の発生時刻の
遅れに比例して大きく縦に偏向されてマイクロチャネル
プレート２１に到達される。

【００２５】マイクロチャネルプレート２１では、粒子
検知電気信号を検出した検出面が位置信号を送出してメ
モリ２５に位置信号を“１”として記憶させる。次に、
他のワイヤ１１ａに対応する他の粒子検知電気信号が前
述した粒子検知電気信号に対して横方向に平行に偏向電
極間に入射され、該偏向電極により、マイクロチャネル
プレート２１の当該他のワイヤ１１ａに対応する横位置
のうちの偏向強度に対応する縦位置の検出面に到達する
ように偏向される。当該他の粒子検知信号はマイクロチ
ャネルプレート２１により、メモリ２５に位置信号とし
て記憶される。

【００２６】以下、同様にして各ワイヤ１１ａで発生し
た粒子検知信号が全て発生時刻に対応する位置信号とし
てメモリに記憶されると、粒子検知信号の測定が終了す
る。一方、計算機２２は、メモリに記憶された各位置信
号に基づいて個別に衝突タイミングからの掃引電圧発生
器２４における経過時刻を求めると共に、該経過時刻に
基づいて各ワイヤ１１ａにおける粒子検知時刻データを
求める。

【００２７】続いて計算機２２は、各ワイヤ１１ａにお
ける粒子検知時刻データ及び予め保持する各ワイヤ１１
ａの配置位置データに基づいて、所定の演算を行い、生
成粒子の軌跡を求める。

【００２８】上述したように第１の実施例によれば、ト
リガ信号発生器２３及び掃引電圧発生器２４により偏向
電極２０ａ，２０ｂに対して荷電粒子の衝突タイミング
から経過時刻に比例する電極電圧を印加し、各ワイヤ１
１ａから発生した粒子検知信号がストリーク管１５内で
粒子検知電気信号として偏向電極２０ａ，２０ｂ間を通
過すると、該粒子検知電気信号が経過時間に比例偏向さ
れてマイクロチャネルプレート２１の検出面に到達し、
位置信号に変換されてメモリ２５に記憶される。

【００２９】これにより、計算機２２がメモリ２５の各
位置信号から対応する上記経過時間に基づいて各ワイヤ
１１ａの粒子検知時刻データを算出すると共に、該粒子
検知時刻データ及び各ワイヤ１１ａの配置位置データに
基づいて微小粒子の軌跡を算出するので、簡易な構成に
より、測定時間分解能の向上及びデッドタイムの低減を
実現し、軌跡の測定精度を向上することができる。

【００３０】また、従来とは異なり、Ａ／Ｄ変換器８や
時間／電圧変換器５を用いない構成なので、これらＡ／
Ｄ変換器８や時間／電圧変換器５の性能限界とは関係な
く、時間分解能を上げて軌跡の測定精度を向上させるこ
とができる。

【００３１】すなわち、時間分解能は、粒子検知電気信
号が偏向電極２０ａ，２０ｂを通過する際の時刻を空間
的な位置に変換しているためにマイクロチャネルプレー
ト２１上の位置で決まるが、これは極めて精度が良いも
のである。例えば、この時間分解能は、１（ｐｓ）以下
までも実現可能である。

【００３２】また、マイクロチャネルプレート２１で得
られる位置信号は、“１”，“０”の内容で順次メモリ
２５に記憶されるので、ディジタル変換処理にかかる時
間を大幅に削減することができ、連続的に発生する微小
粒子に対しても信号処理を実行することができる。

【００３３】さらに、測定チャネル数を増加しても、複
雑な電子回路を構成することなく、信号を処理できるの
で、他チャネルの信号を処理してもディジタル変換を完
了させるまでの測定周期のデッドタイムを大幅に短縮す
ることができる。

【００３４】次に、本発明の第２の実施例に係る粒子軌
跡検出装置について説明する。図２はこの粒子軌跡検出
装置の構成を示すブロック図であり、図１と同一部分に
は同一符号を付してその詳しい説明を省略し、ここでは
異なる部分についてのみ述べる。

【００３５】この粒子軌跡検出装置は、水槽３１の内壁
に取付けられた複数の光電変換器（粒子検出器）３２が
個別にアンプ３３を介して対応する遅延回路部（遅延信
号送出手段）３４に接続され、且つ各々のアンプ３３が
電流和回路部３５に接続されている。電流和回路部３５
は比較器３６を介してストリーク管１５に接続されてい
る。なお、電流和回路部３５及び比較器３６は検知トリ
ガ信号送出手段を構成している。また、各遅延回路部３
４は個別に電気／光変換回路部（Ｅ／Ｏ）３７を介して
ストリーク管１５に接続されている。ストリーク管１５
はメモリ２５を介して検知時刻算出手段及び粒子軌跡算
出手段としての計算機３８に接続されている。

【００３６】ここで、遅延回路部３４は、各光電変換器
３２から順次粒子検知信号を受けると、該粒子検知信号
を少なくとも検知トリガ信号が送出されるまでの所定時
間だけ個別に遅延させて各々粒子遅延信号として電気／
光変換回路部３７に送出するものである。

【００３７】一方、電流和回路部３５は、各光電変換器
３２からアンプを介して粒子検知信号を受けると、これ
らの粒子検知信号の和を求めて比較器３６に送出するも
のである。

【００３８】また、比較器３６は、電流和回路部３５か
ら受けた粒子検知信号の和が所定値を越えたとき、検知
トリガ信号をストリーク管１５内の掃引電圧発生器２４
に送出するものである。

【００３９】次に、以上のように構成された粒子軌跡検
出装置の動作を説明する。いま、宇宙線計測実験が行わ
れ、宇宙線が水槽３１内に入射したとする。宇宙線に含
まれる荷電粒子は水槽３１内を移動中にチェレンコフ光
を発生させる。水槽３１内の各光電変換器３２は各々該
チェレンコフ光を検出し、該粒子検知信号を各アンプ３
３を個別に介して各遅延回路３４及び電流和回路部３５
に送出する。

【００４０】電流和回路部３５は各粒子検知信号の和を
求めて比較器３６に送出し、比較器３６は各粒子検知信
号の和を所定値と比較して必要なイベントか否かを判定
し、この場合、所定値を越えるのでイベントであると判
定して検知トリガ信号をストリーク管１５内の掃引電圧
発生器２４に送出する。

【００４１】掃引電圧発生器２４は検知トリガ信号を受
信すると、この受信時からの経過時間に比例して電圧値
が高くなるように電極電圧を偏向電極２０ａ，２０ｂに
印加する。

【００４２】一方、各遅延回路３４は、各光電変換器３
２から順次粒子検知信号を受けると、該粒子検知信号を
個別に遅延させて各々粒子遅延信号として電気／光変換
回路部３７に送出する。電気／光変換回路部３７は粒子
遅延信号を光学的な粒子遅延光信号に変換し、該粒子遅
延光信号をストリーク管１５のスリットに入射する。

【００４３】以下、前述した通り、順次粒子遅延光信号
が粒子遅延電気信号に変換されて偏向電極２０ａ，２０
ｂにより偏向されてマイクロチャネルプレート２１に到
達される。

【００４４】マイクロチャネルプレート２１は粒子遅延
電気信号を検出した検出面の位置に対応する位置信号を
送出してメモリ２５に記憶させる。計算機３８は、測定
終了後、メモリ２５に記憶された位置信号を読出し、該
位置信号に基づいて個別に検知トリガ信号の受信からの
掃引電圧発生器２４における経過時刻を求めると共に、
該経過時刻に基づいて各光電変換器３２における粒子検
知時刻データを求める。

【００４５】続いて計算機３８は、各光電変換器３２に
おける粒子検知時刻データ及び予め保持する各光電変換
器３２の配置位置データに基づいて、所定の演算を行
い、入射した宇宙線に含まれる粒子の軌跡を求める。

【００４６】上述したように第２の実施例によれば、電
流和回路部３５及び比較器３６が各光電変換器３２から
受信する粒子検知信号に基づいて検知トリガ信号を送出
し、各遅延回路部３４及び電気／光変換回路部３７が夫
々対応する粒子検知信号を所定時間だけ個別に遅延させ
て粒子遅延光信号としてストリーク管１５に送出し、ス
トリーク管１５内の掃引電圧発生器２４が検知トリガ信
号を受信すると、粒子遅延光信号が変換された粒子遅延
電気信号を夫々経過時刻に比例するように偏向して通過
させ、マイクロチャネルプレート２１が該偏向された粒
子遅延電気信号を検出面のうちのいずれかが受信する毎
に対応する位置信号を送出してメモリ２５に記憶させ
る。

【００４７】これにより、計算機３８がメモリ２５内の
各位置信号を読出し、各位置信号に対応する上記経過時
刻に基づいて各光電変換器３２の粒子検知時刻データを
算出すると共に、算出された粒子検知時刻データ及び各
光電変換器３２の配置位置データに基づいて粒子の軌跡
を算出するので、第１の実施例の効果に加え、例えば宇
宙線に含まれる粒子のようにいつ検知されるか分からな
い粒子であっても、その軌跡を精度良く検出することが
できる。

【００４８】次に、本発明の第３の実施例に係る粒子軌
跡検出装置について説明する。図３はこの粒子軌跡検出
装置に適用されるストリーク管の構成を示す図であり、
図１と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は
省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

【００４９】すなわち、本実施例装置は、図１に示す装
置のストリーク管１５に代えて、該ストリーク管１５の
マイクロチャネルプレート２１の上部にマイクロチャネ
ルプレート２１ａを積層配置し、このマイクロチャネル
プレート２１ａに対応して掃引電圧発生器２４により印
加される電極電圧の設定を変えたストリーク管４１を設
けている。

【００５０】ここで、掃引電圧発生器２４は電極電圧
を、図３の右側に示すように、０（Ｖ）からマイクロチ
ャネルプレート２１の上部に到達する電圧Ｖ１まで変化
させ、一定時間保持したのち、マイクロチャネルプレー
ト２１ａの上部に到達する電圧Ｖ２まで変化させてい
る。

【００５１】従って、連続的に発生し、高速で処理すべ
き信号に対して各マイクロチャネルプレート２１，２１
ａを切換えて測定を行うことができる。上述したように
第３の実施例によれば、２段に積層されたマイクロチャ
ネルプレート２１，２１ａを設け、且つ掃引電圧発生器
２４の電圧設定を２段階としているので、一方のマイク
ロチャネルプレート２１がある微小粒子の位置信号を送
出するときに他方のマイクロチャネルプレート２１ａが
他の微小粒子の偏向された粒子検知電気信号を受信でき
るので、読出しのデッドタイムなしで複数の微小粒子に
より連続的に発生する各信号の処理を実行することがで
きる。

【００５２】なお、上記第２の実施例では、宇宙線計測
実験の場合を説明したが、これに限らず、陽子崩壊実験
に適用しても、本発明を同様に実施して同様の効果を得
ることができる。

【００５３】また、上記第３の実施例では、マイクロチ
ャネルプレートを２段に配置した場合について説明した
が、これに限らず、マイクロチャネルプレートを３段以
上に配置した構成としても、本発明を同様に実施して同
様の効果を得ることができる。その他、本発明はその要
旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、衝
突トリガ信号送出手段により衝突トリガ信号を送出し、
電気／光変換手段及び光／電気変換手段により各粒子検
出器から受信する電気的な粒子検知信号を伝送し、時間
／位置変換手段により、衝突トリガ信号を受信すると、
光／電気変換手段から送出される粒子検知電気信号を経
過時刻に比例するように偏向して通過させ、位置信号検
出手段により偏向された粒子検知電気信号を検出面のう
ちのいずれかが受信する毎に当該受信した検出面に対応
する位置信号を送出し、検知時刻算出手段により、各位
置信号を受けると、該位置信号に対応する経過時刻に基
づいて各粒子検出器の粒子検知時刻データを算出し、粒
子軌跡算出手段により粒子検知時刻データ及び各粒子検
出器の配置位置データに基づいて微小粒子の軌跡を算出
するので、簡易な構成により、測定時間分解能の向上及
びデッドタイムの低減を実現し、軌跡の測定精度を向上
できる粒子軌跡検出装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る粒子軌跡検出装置
の構成を示すブロック図。

【図２】本発明の第２の実施例に係る粒子軌跡検出装置
の構成を示すブロック図。

【図３】本発明の第３の実施例に係る粒子軌跡検出装置
に適用されるストリーク管の構成を示す図。

【図４】従来の粒子軌跡検出装置の構成を示すブロック
図。

【符号の説明】

１１…ワイヤ検出器、１１ａ…ワイヤ、１２…プリアン
プ、１３…電気／光変換部、１４…光ファイバケーブ
ル、１５…ストリーク管、１６…スリット、１７…レン
ズ、１８…光電変換面、１９…加速電極、２０ａ，２０
ｂ…偏向電極、２１…マイクロチャネルプレート、２２
…計算機、２３…トリガ信号発生器、２４…掃引電圧発
生器、２５…メモリ、２６…信号処理部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の荷電粒子を所定の衝突タイミング
   で衝突させて微小粒子を生成し、前記微小粒子を複数の
   粒子検出器で検知し、前記各粒子検出器の粒子検知時刻
   に基づいて当該微小粒子の軌跡を検出する粒子軌跡検出
   装置において、 前記所定の衝突タイミングで衝突トリガ信号を送出する
   衝突トリガ信号送出手段と、 前記各粒子検出器に個別に接続され、該各粒子検出器か
   ら受信する電気的な粒子検知信号を光学的な粒子検知光
   信号に変換して送出する電気／光変換手段と、 この電気／光変換手段から送出された粒子検知光信号を
   電気的な粒子検知電気信号に変換して送出する光／電気
   変換手段と、 前記衝突トリガ信号送出手段から衝突トリガ信号を受信
   すると、前記光／電気変換手段から個別に送出される粒
   子検知電気信号を夫々経過時刻に比例するように偏向し
   て通過させる時間／位置変換手段と、 同一平面上に並設された複数の検出面を有し、前記時間
   ／位置変換手段により偏向された粒子検知電気信号を前
   記検出面のうちのいずれかが受信する毎に、当該受信し
   た検出面の位置に対応する位置信号を送出する位置信号
   検出手段と、 この位置信号検出手段により位置信号が送出されると、
   該位置信号に対応する前記経過時刻に基づいて、前記各
   粒子検出器の前記粒子検知時刻データを算出する検知時
   刻算出手段と、 この検知時刻算出手段により算出された粒子検知時刻デ
   ータ及び前記各粒子検出器の配置位置データに基づい
   て、前記微小粒子の軌跡を算出する粒子軌跡算出手段と
   を備えたことを特徴とする粒子軌跡検出装置。
2. 【請求項２】 複数の粒子検出器で粒子を検知し、前記
   各粒子検出器の粒子検知時刻に基づいて当該粒子の軌跡
   を検出する粒子軌跡検出装置において、 前記各粒子検出器に接続され、これら粒子検出器から受
   信する粒子検知信号に基づいて検知トリガ信号を送出す
   る検知トリガ信号送出手段と、 前記各粒子検出器に個別に接続され、該各粒子検出器か
   ら順次粒子検知信号を受信すると、該粒子検知信号を少
   なくとも前記検知トリガ信号が送出されるまでの所定時
   間だけ個別に遅延させて各々粒子遅延信号として送出す
   る複数の遅延信号送出手段と、 前記検知トリガ信号送出手段から検知トリガ信号を受信
   すると、前記各遅延信号送出手段から個別に送出される
   粒子遅延信号を夫々経過時刻に比例するように偏向して
   通過させる時間／位置変換手段と、 同一平面上に並設された複数の検出面を有し、前記時間
   ／位置変換手段により偏向された粒子遅延信号を前記検
   出面のうちのいずれかが受信する毎に、当該受信した検
   出面の位置に対応する位置信号を送出する位置信号検出
   手段と、 この位置信号検出手段から各位置信号が送出されると、
   該位置信号に対応する前記経過時刻に基づいて、前記各
   粒子検出器の前記粒子検知時刻データを算出する検知時
   刻算出手段と、 この検知時刻算出手段により算出された粒子検知時刻デ
   ータ及び前記各粒子検出器の配置位置データに基づい
   て、前記粒子の軌跡を算出する粒子軌跡算出手段とを備
   えたことを特徴とする粒子軌跡検出装置。