Development of a MUSIC (Multi-Sampling Ionization Chamber)-type detector for identification of low energy nuclear reactions

Abstract

A MUSIC-type detector system capable of measuring the energy loss along the particle trajectory was developed and its performance was evaluated. It is equipped with a time-projection chamber employing a flash ADC (AD Converter) and therefore can identify multi-track events. The vertical position is calculated from the drift time of electrons, and the horizontal position is detected by 64 backgammon-type cathodes. The gas in the chamber works as both a detection medium and a gas target, resulting in high detection efficiency. The system can also measure the reactions induced by Radioisotope (RI) beams with low intensities. A three-dimensional plot of the backgammon cell number, averaged energy loss and the flight time of beam for the Li-8 beams with various energies showed a Bragg curve. To select the reaction events, the Bragg curve can be used as a standard. The paper gives data of flash ADCs of elastic scattering Li-8(alpha, alpha)Li-8, a typical multi-track event. In addition, the paper shows a typical fusion event that is a candidate for a Li-8(alpha, n)B-11 reaction because there is a sudden change in dE/dX in a short range.

粒子軌跡に沿ってエネルギー損失の測定が可能なMUSIC型の検出器システムを開発し、性能を評価した。フラッシュADC(AD変換器)を採用したタイムプロジェクションチェンバを備えており、マルチトラック事象を特定することが可能である。電子のドリフト時間により垂直位置を決め、64個のバックギャモン型陰極により水平位置を決める。チェンバ内の気体は検出媒体およびガス標的として作用し、高検出効率を達成した。低強度の放射性同位元素(RI)ビームで誘発された反応が計測可能である。異なるエネルギーを持つLi-8ビームについて、バックギャモンセル番号、平均エネルギー損失およびビームの飛行時間を3次元プロットしたブラッグ曲線を示した。反応事象を選択するために、ブラッグ曲線を基準にすることができる。典型的なマルチトラック事象である弾性散乱Li-8(α,α)Li-8のフラッシュADCのデータを示した。短距離でdE/dXに急激な変化を示す典型的な核融合事象Li-8(α、n)B-11反応候補を示した。