Transcript TA（AGASA撤去を含む）

Telescope Array実験
/AGASA撤去
千葉大学理学部 櫻井信之
For TA collaboration and AGASA collaboration
目次
1.
2.
3.
4.
5.
ＴＡの紹介
地表検出器（ＳＤ）の進捗状況
大気蛍光望遠鏡（ＦＤ）の進捗状況
ＡＧＡＳＡ撤去報告
まとめ
1. ＴＡの紹介

目的
– ＧＺＫ限界を超えるエネル
ギーをもつ宇宙線の存在・
非存在を確定する。
– 最高エネルギー領域にお
ける宇宙線の点源の存在・
非存在を確定する。
> 10 20.0 eV
> 10 19.6 eV
AGASAで得られたイベントの
到来方向分布
> 10 19.0 eV
AGASAで得られたsuper-GZK
イベントのエネルギー分布
以上の目標を達成するために大気蛍光望遠鏡と
粒子検出器からなる複合観測装置を建設する。
 より高い精度の観測装置および解析手段を開発
し、宇宙線物理学に新展開をもたらす。


サイト
– アメリカユタ州の南西部砂
漠地帯の５０ｋｍ×５０ｋｍ
の領域

検出器
– 大気蛍光望遠鏡３６台を３
箇所のステーションに分け
て配置する。
AGASA×４の有効面積
– 地上粒子検出器５７６台を
１．２ｋｍおきに配置する。
AGASA×９の有効面積
~40km
２種類の検出器によるシャワー同時観測
１．地表検出器（ＳＤ）の進捗状況
ＳＤ：検出器外観

スタンド
現地作業場で製作した１号機
– 1.9m x 3.8m x 60cm
– 水平調整機構付き
– シンチボックスを保護する
ために1mm厚の屋根

アンテナポール
シンチボックス
– 1.7m x 2.1m x 10cm エレキボックス
– 1.2cm厚のステンレス

エレキボックス
太陽電池
シンチボックス
– バッテリーとエレキを格納

太陽電池
– 132W or 120W
– 仰角30度で設置
スタンド
※屋根は外してある
ＳＤ：シンチレータ検出器

検出器仕様
– 入力
 PMTソケット電源
(12~15VDC)
 HV制御用DC信号
–
–
–
–
(0.9~1.5V)
 LED発光制御信号
 湿度計電源(5V)
出力
 PMT信号(2個)
 温湿度計
消費電力：~0.2W
総重量：~180kg
上下二層のコインシデ
ンストリガー
ＳＤ：検出器特性１

シンチレータ
– 1.5m x 25cm x 1.2cm x 8枚
– 2mmの溝を掘ってその中に
WLSFをはめ込み、その両端をま
とめてPMT光電面に密着させる。
– 場所依存性: ~±10%
– 温度依存性: -0.765%/℃
(シンチ+WLSF+PMT)
– 1MIP ~ 50photon @PMT
– Tyvek反射率：70~80%
ＳＤ：検出器特性２

1inch PMT + Socket
1peの波形
– Electron tube社製
9124SA+PS1806/12
– 12VDC + Control V
– SPE rise time ~5ns
– 運用ゲイン：4x106
– 電荷分解能:0.529
1pe charge分布
波高~4mV
Gain vs V
4x106
ＳＤ：エレクトロニクス１

FADC board
– 入力：



DC12V
2PMT signals
外部トリガー
– 時定数100nsでパルスをの
ばした後、50MHzでサンプル
– 消費電力：~4W
– トリガー方式


level trigger
sliding sum trigger
– エンジニアリングテストに使う
２０台分が完成し、現在調整を
行っている。
– GPSで事象を記録した時刻を
20nsの精度で測定する。
GPS
LCD
CPU
FADC
Ext trigger
Antenna
connector
PMT input
WModem
ＳＤ：エレクトロニクス２

Slow Control board
– PMTの高電圧をコントロール
– バッテリーの電圧を監視
– 検出器内外の温度および湿度
を監視
– 較正用ＬＥＤを発光させるため
のパルスを生成
– FADCボードからコントロールす
る。
FADCボード
– エンジニアリングアレイ用の２０
台分が完成している。
スローコントロール
ボード
ＳＤ：サイト調査１

6/15～25の間にＳＤ設置場所523箇
所（州管理区域内）に杭を打った。
– 日本側8名、アメリカ側3名


ＡＴＶ（オフロード用四輪車）で予定地付
近まで行き好適地を探した。
通信アンテナの視認状態・植生・ＡＴＶ
タイヤによる環境破壊の程度を記録。
アンテナ位置
ＳＤ：サイト調査２
Training field : Jun 15
Camp1 : Jun 16~21
Total : 576
Private Land : 53
Staked site : 523
Position changed
sites : 73
Camp2 : Jun 22~25
ＳＤ：サイト調査３

ＳＤに対する生物の反応
– ヒト：ミラード郡の祭にＳＤを展示出品
– ウシ：近くにおいてみたがほぼ無関心

現地通信状態
– 高圧送電線の付近で無線LANの通信状態
の簡易試験を行ったが問題なし
– ＧＰＳについても同様
– 長距離無線ＬＡＮ通信については日本国内
での試験で可能であることを確認した。

残る不明点は現在建造中のエンジニアリン
グアレイ（後述）で調査する。
– 落雷・積雪・日照・降雨
ＳＤ：配置方法



設置場所近くの集積場までトラック
で運び、あとはヘリコプターで輸送
する。（別のヘリで作業員も輸送）
日本で輸送テストを行った結果、ト
ラック輸送中にシンチ固定金具が
いくつか緩む問題はあったものの
おおむね良好
– 金具の緩みはスプリングワッ
シャ挿入で解決
– 着地時にはスタイルフォーム
で足を保護する。
来週に２０台の配置を現地
で行う。
デルタ
２．大気蛍光望遠鏡（ＦＤ）
ＦＤ：格納庫・架台

格納庫
– 一基につき望遠鏡12台を収
納する。
– Black Rock Mesaサイトに
一基目を建設した。
– 大気透明度較正用レーザー
ドームと発電機も設置済み

架台
– 組立試験を大分で行った。
– セグメント鏡の取り付け・調
整方法の開発・試験も同時に
行った。
１月から２月にかけて現地で架台組立および
鏡取り付けを行う。
現地統合試験は４月ごろを予定。
27m
10m
ＦＤ：鏡試験

明野観測所にセグメント鏡の試験装置を設置した。
– 曲率半径の位置から拡散光を鏡に当て、反射光のスポットサイズを
測定する。

1ステーション(望遠鏡12台）分の鏡の製造および試験を終
了した。
– 基準に達しなかったものは数枚だった。
Telescope Array Mirror Examination Device
The Scanned image
Image scanner
Laser meter
Light source
Disk to make out
mirror’s axis
Mirror mount
X stage
PMT:R9508
2.7x105@1kV
Pre-amp.
ＦＤ：カメラ＆ケーブル
Divider&Preamp.board
CAMERA BOX
Patch panel
gain=4
16 ch/cable
Filter: BG3
20m
光電面に直接貼付
SDF
16 ch/cable
20m


HV distributor
PMT700本(2台分）の製造完了
Pre-Amp:
– Noise level~1.5mV,Linearity~1.0%

カメラ・パッチパネルも２台分完成している。
ＦＤエレクトロニクス
ブロック ダイアグラム
Clock, Frame ID
Final Trigger is generated when
2nd level Trigger = 1
2nd level Trigger = 2 from adjoining TF
１ ステーション
Central Trigger Distributor module
Clockを、すべてのSDF、TFへ送信
同一ステーション内の2nd level Triggerを集める
Final trigger
データを取得するか最終的に決定
1 望遠鏡
PMT camera
CTD
ステーション
内の望遠鏡
2nd level Trigger Code
1 <= 完全なトラック
2 <= 短いトラック
3 <= non conditional bit = 1
Signal
１６ｃｈ
Hit Pattern
SDF
Signal Digitizer and Finder module
ＰＭＴの信号を、デジタル化
１ｓｔ level Trigger
ＰＭＴの信号を、大気蛍光によるものかどうか判定
Final Trigger
TF
Track Finder module
16個のSDFから１ｓｔ level Triggerの結果を取得
全てのモジュールのタイミングを合わせる
2nd level Trigger
SDFの結果から、空気シャワーによるトラックか判定
ＦＤ：エレクトロニクス開発

SDF
– 2chの1stプロトタイプの試験を
終え、今週末から16chの2nd
プロトタイプの試験を行う。

TF, CTD
– 試作ボードが完成したので、こ
れからソフトウェア開発を行う。
SDF 1st prot.
来年２月の明野統合試験
に向けて、作業中である。
TF 1st prot.
CTD 1st prot.
ＦＤ：カメラ較正法
1.
2.
3.
4.
１台のカメラの２５６本のＰＭＴのうち９本程度は量子効率（Ｑ．Ｅ．）、収集効率（Ｃ．Ｅ．）
と絶対ゲインをあらかじめ測定しておく。
窒素レーザー光源
絶対感度測定済みのＰＭＴに絶対光量光源を貼り付け、カメラに搭載する。これらのＰＭ
Ｔの絶対ゲインは常にモニターする。
ＹＡＰ光源
残りのＰＭＴに対するゲインは、Ｘｅフラッシャー光源をつかってモニターする。
Ｘｅフラッシャー
ＰＭＴ感度の光電面２次元的不均一性はカメラ設置時に測定する。
窒素レーザー（λ＝３３７．１ｎｍ）
散乱箱内は窒素ガス充填（１気圧）、レーリー散乱
Ｘｅフラッシャーを使ったキャリブレーション
光量の一様性：＜１％
YAP パルサー
ＦＤ：大気モニター

LIDAR
– Nd:YAG laser

5mJ, 5ns pulse width
– PMT 3/4” diameter
 ゲイン：~106
– Energy meter
– FOV : ~ 0.5 degree

サイト中心レーザー
– ３基のＦＤから等距離
– Auger/Hiresと同方式
LIDAR試作機
ユタでのEngineering Testの予定

地表検出器（来週～）
– 来週に２０台分のSDを
Black Rock Mesaの近く
に設置

10km
大気蛍光望遠鏡（来年４
月～）
– Black Rock Mesaに建
設中の建物に１基（２カメ
ラ）分の望遠鏡を組み立て、
読み出し及びトリガー回路
を用いてフルテストをする
東南部
Black Rock Mesa
AGASA
AGASA撤去


AGASAは今年1/5に観測を終了した。
現在最終論文を執筆中である。
– 観測終了までのデータから1019eV以上の事象（1004事象）
のリストを公開する予定。
– その後ICRC2005の結果も見た上でAGASAグループの解散
も検討している。


シンチ検出器（111ヶ所）回収・小屋撤去・借地の返還
を完了した。
ミュー検出器（２６ヵ所）は３ヶ所を残して撤去。
– 残りも予算獲得次第撤去する予定

光ファイバーはまだ残っている。
– 予算申請中
まとめ



ＴＡ検出器による最高エネルギー観測に向けて検出器の建
設を着実に行っている。
地表検出器は現地での生産を既に開始し、２００５年度末ま
でに設置を完了する。
蛍光望遠鏡については２００６年度末の設置完了を目指して
一基目の建物が完成しており、来年度から試験を開始する。
– ハイブリッド観測の開始



地表検出器は来週に２０台設置して現地試験を開始する。
大気望遠鏡は２月に明野で統合試験を行い、そのあと現地
試験を行う。
ＡＧＡＳＡはほとんどの検出器の撤去を完了した。残りについ
ても予算獲得次第速やかに撤去する。