高分解能・高エネルギー光子スペクトロメータの応答関数に関する研究(先行基礎工学研究に関する共同研究報告書)

Study of Response Functions of the High-Resolution High-Energy Photon Spectrometer

宇都宮 弘章*; 秋宗 秀俊*; 井頭 政之*; 原田 秀郎   ; 古高 和禎  ; 中村 詔司  

Utsunomiya, Hiroaki*; Akimune, Hidetoshi*; Igashira, Masayuki*; Harada, Hideo; Furutaka, Kazuyoshi; Nakamura, Shoji

本研究の目的は、核変換方法に関する核分光データの精密測定用に導入された高分解能・高エネルギー光子スペクトロメータ(HHS)の120MeV線に対する応答関数を高精度化することを主眼とし、その成果に基づいて、準単色のレーザー逆コンプトン線のエネルギー分布を決定することにある。HHSは2台の同軸型ゲルマニウム検出器(Twin Ge)とそれを取り囲むBGOシンチレーション検出器から構成されている。次の測定を行なった: 標準線源による、Twin Geの全エネルギーピーク検出効率および応答関数測定; Al(p, g)反応で生成される10.7MeV線に対するHHSの応答関数測定(東京工業大学原子炉工学研究所); 20, 30, 40MeVレーザー逆コンプトン線のHHSによる測定(産業技術総合研究所)。 表面チャンネル効果に起因する電荷不完全収集領域を考慮したEGS4モンテカルロシミュレーションにより、HHSの線応答関数を高精度化することに成功した。高エネルギーレーザー逆コンプトン線の準単色エネルギー分布を決定した。

This work aims at high-precision Monte Carlo simulations of response functions of the high-resolution high-energy photon spectrometer (HHS) to rays in the energy region of 1-20 MeV and at determination of energy distributions of high-energy laser inverse-Compton rays. The HHS is composed of two coaxial-germanium detectors (Twin Ge) surrounded by BGO scintillation detectors. Full-energy peak efficiencies and response functions of the Twin Ge were measured with standard ray sources. Response functions of the HHS to 10.7 MeV rays from the Al(p, ) reaction were measured at the Tokyo Institute of Technology. Finally, 20-, 30-, 40-MeV rays produced in laser inverse-Compton scattering were measured with the HHS at the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology. The experimental response functions were in excellent agreement with EGS4 Monte Carlo simulations that incorporate imperfect charge collections arising from the surface channel effect. Energy distributions of the high-energy laser inverse-Compton rays were determined by means of high-precision Monte Carlo simulations.