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1 ワイヤーチェンバー製作（実習） 2006.12.6 田中秀治（KEK)
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ワイヤーチェンバー製作（実習）
2006.12.6田中秀治（KEK)
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目的• MWPCの製作を通して放射線検出器の基本原理を学ぶ
– 放射線検出器を製作する実習を行っている大学は非常に少ない
– エレキや信号処理など包括的に学習することができる
• ワイヤーのハンダ付けから信号の読み出し部分まで２日程度で一通りのことを学ぶことが可能
– 過去の実績
• 一般公開（おもしろ物理） ：対象 小学生 50人（１日）
– 宇宙線のヒットパターンデータを携帯電話で見るところまでやった
• 総研大実習（1.5日）講義(尾高氏）＋実習
• 神戸大、岡山大、東邦大など引き合い多数
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主な仕様
総研大の実習で用いたキット
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主な仕様
• ガス：P10（その他でも可）
• 印加電圧 ３ｋV• ワイヤー径 30μm• ワイヤー・グランド間隔 7mm• ワイヤー間隔 2mm
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DELAY FFASD
+3 kV
1 MΩ 270 pF
6 kV
トリガー信号
センスワイヤー遅延・ラッチ回路アンプ・シェーパー・
デスクリ回路
アナログ信号
LED
デジタル
信号
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宇宙線を見た様子
総研大実習での様子
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製作作業の流れ
• 工程１：１６本のワイヤーを等間隔に張ってハンダ付けする。
• ↓
• 工程２：ワイヤーの周囲に保護カバーを付ける。
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• 工程３：コンデンサー・抵抗・ケーブル・コネクターをハンダ付けする。
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• 工程４：保護カバーをはずして基盤全体を超音波洗浄をする。
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• 工程５：ガス箱を取りつけて配管し、ガスを流す。
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• 工程６：高電圧をかけてリーク電流が少ないことを確認する。
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• 工程７：電子回路をつなげ、放射線源をあてて、アナログ信号を確認する。
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• 工程８：宇宙線観測装置の中央にセットして、宇宙線を観測する。
（これらの作業でゆっくりやって約3時間程度。3～4人に対し1人のスタッフが必要）
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実習に必要な機材• MWPCキット（林栄精器から調達可能になっている）
• NIM bin• NIM HVモジュール （富士実験棟に手持ちあり：10台程度）
– アナログカレントモニター付きのものは現在入手不可
• はんだこて（人数分必要）
– 40本程度在庫あり
• 抵抗、コンデンサー、コネクタなど（回路室に在庫）
• オシロスコープ
• 各種ケーブル
• ガス用配管部材
• 超音波洗浄器
• タングステンワイヤー
• ASD (ATLAS TGC用のものを過去には使用したが測定器開発室が開発中のものを将来的には使用）
• 遅延・ラッチ回路 (ATLAS TGCエレキの試作基盤を使用したため、再度調達が必要：回路室の池野氏）
• コインシデンス回路（近藤さんのお仕事？ Or 製作）
• 各種工具（ラジペン、ニッパー、ドライバー、メスなど）
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このキットで他に何が出来る？
• アンプなしでLimited proportional modeの信号をパルストランスを介してデ
ジタルオシロで見ることで各種線源のパルス波形の違いを観察することが可能（又はアンプを通してADC分布を比較）
• GainのHVカーブ
• Single count rateの測定
• カソード基盤を追加して位置測定
• 形状を改変してドリフトチェンバーとして位置測定（TDCが必要）
β線の場合、複数のクラスターを観察
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他の実習とのコラボ
• 工作センターの機械工作実習、製図実習（KEK内部で毎年開催）
– MWPCの蓋部分を自分で製作（図面も）など
• 大学ではこのような実習のカリキュラムは少ないため院生から問い合わせが結構ある
• Latch基盤のFPGAのソフトウェアの開発（VHDL）実習
• DAQも？（エレキDAQグループ）
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参考文献・ウエブページKEK一般公開：２００２年９月１日ワイヤーチェンバーを作って、宇宙線を捕まえよう！
http://atlas.kek.jp/openhouse2002/
科学新聞2002年8月23日号8ページ
マルチワイヤープロポーショナルチェンバー(MWPC)制作の基礎知識
2003 年総研大夏期実習A - 6 尾高茂、田中秀治
http://odakasrv.kek.jp/Temp/jisshuuA6/kougi.pdf
ワイヤーチェンバーを作って宇宙線を捕まえる
http://odakasrv.kek.jp/Temp/jisshuuA6/index.html
KEK一般公開：２００４年８月２９日シンチレータを磨いて宇宙線を捕まえよう！
http://atlas.kek.jp/openhouse2004/
科学新聞2004年8月20日号７ページ
