Transcript シンチレーションファイバー中の光の減衰の測定

シンチレーションファイバー
中の光の減衰の測定
2015/10/3
山中卓研 B4 黒木洋平
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目次
•
•
•
•
•
シンチレーションファイバー(SciFi)の特徴
SciFi中での光の減衰
実験の概要
結果・考察
まとめ・今後の展望
2
１．シンチレーションファイバー
(SciFi)の特徴
calorimeter,、trackerなどで使用
• 長所
– 時間応答が速い
– 放射能への耐久性が高い
– 鉛ガラス並みのエネルギー分解能
• 短所
– ファイバー中での光の減衰が激しい
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２．SciFi中での光の減衰
Minimum ionization perticle
2000photons
produced
200photons
captured
10photons
survived
• より多くのphotonを捉えるためには減衰の仕組み
を詳しく調べる必要
• 短距離で早く減衰する成分と、長距離で遅く減衰
する成分の存在（２つのexpの重ね合わせ)
4
なぜ2種類の距離減衰成分
があるか
考えられる可能性
• 波長により減衰率が違う
– 短い波長は蛍光体に再
吸収される
• シンチレーション光の伝
わる経路の違い
– “core”lightと”clad”light
– “spiral”mode
5
“core”light と”clad”light
“clad”light
“core”light
air
clad
境界面粗い
境界面滑らか
core
• air/clad境界面は粗いため、 “clad”light
はより短距離で減衰
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“spiral” mode
not spiral mode
“spiral”mode
• Spiral modeは経路長が長く、境界面への
入射回数も多くなる →短距離で減衰する
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３．実験の概要
• 狙い
– 波長による減衰率の違いの測定
– 同一波長の中でも経路の違いなどにより複数
の減衰成分が見えるか
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セットアップ
Pulser
PC
UV LED
Black tube
Scinttilation light
分光器
10cm~11m
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分光器
2048素子CCDアレイ
コリメートミラー
CCDの感度は
86 photons/counts
集光ミラー
回折格子
Fiber
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用いるSciFi
• SCSF-78MJ
(KURARAY)
– Emission peak :450[nm]
– Attenuation length :>4.0[m]
Core
Polystyrene(PS)
n:1.59
Inner cladding
Polymethylmethacrylate(PMMA)
n:1.49
1mm
outer cladduting
Fluorinated polymer(FP)11
n:1.42
４．結果・考察
attenuation
0.105m
0.305m
0.505m
0.705m
0.921m
1.125m
1.323m
1.523m
1.723m
1.923m
2.100m
2.300m
2.500m
2.700m
2.900m
3.990m
5.980m
8.030m
10.025m
4000
intensity [counts]
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0.205m
0.405m
0.605m
0.805m
1.022m
1.223m
1.423m
1.623m
1.800m
2.000m
2.200m
2.400m
2.600m
2.800m
3.000m
4.990m
6.980m
9.030m
11.025m
• 12/17にデータ取得
• 現在鋭意解析中
874
852
829
806
782
758
735
710
686
661
636
611
586
560
534
508
481
455
428
401
374
346
319
291
263
235
207
-500
178
0
wave_length [nm]
wavelength [nm]
859
815
771
726
681
634
586
538
488
438
388
336
284
uv led
blue led
231
4500
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
-500
178
intensity [counts]
LED spectrum
– 光源のUV_LEDの波
長は見られない
– 波長による減衰率の
違いは見られそうであ
る
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スペクトラム拡大
attenuation
4000
0.105m
0.305m
0.505m
0.705m
0.921m
1.125m
1.323m
1.523m
1.723m
1.923m
2.100m
2.300m
2.500m
2.700m
2.900m
3.990m
5.980m
8.030m
10.025m
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
400
412
423
435
446
458
469
480
492
503
514
525
536
547
558
569
580
591
602
613
624
635
645
656
intensity [counts]
3500
0.205m
0.405m
0.605m
0.805m
1.022m
1.223m
1.423m
1.623m
1.800m
2.000m
2.200m
2.400m
2.600m
2.800m
3.000m
4.990m
6.980m
9.030m
11.025m
wave_length [nm]
13
各波長での減衰 444nm
Intensity
[counts]
Intensity
[counts]
0
12
distanc [m]
0
12
distanc [m]
14
各波長での減衰 486nm
Intensity
[counts]
Intensity
[counts]
0
12
distanc [m]
0
distanc [m]
12
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５．まとめ・今後の展望
• 波長による減衰率の違いは見えそうである
• 同一波長内で複数の成分が見えるかは解
析待ち
• fittingの再検討が必要
– 2つのexpだけではfittingが難航中
• 解析手法が整ったら2種のSCSF-78J
– 直径2mm、single clad
– 1辺1mm(正方形）、single clad
についても測定の予定
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補足
17
LEDのスペクトラム
859
815
771
726
681
634
586
538
488
438
388
336
284
uv led
blue led
231
4500
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
-500
178
intensity [counts]
LED spectrum
wavelength [nm]
18
PMTのquantum efficiencyの
波長依存性
19