1. Particle ID by range-scattering method T. Toshito(Nagoya univ.) Inspired by Takahashi’s yesterday presentation of fragments

2. Particle ID by range-scattering method Scattering: Range: Range as number of 1mm iron plates Numerical calculation proton α scattering by a 1mm iron plate 55MeV 220MeV

3. High precision data of nuclear fragmentation is required to improve heavy ion therapy. Data base construction Geant4 tuning target (for example H 2 O) beam Projectile fragments almost same velocity as beam R&D of emulsion technology NIRS HIMAC P152 to study fragmentation by emulsion Multi particle detection

4. 400MeV/u 12 C lucite (1mm) H 2 O(2mm) OPERA-film×4+lucite(1mm) Lead ECC OPERA-film(29)+Pb(1mm) +OPERA-film(28)+Pb(1mm)+ … +Pb(1mm)+OPERA-film(1) 29cm 4.4cm Multi(65) layer water target chamber Dec.2004 Vertex detector Analyzer

5. 400MeV/u 12 C lucite (1mm) H 2 O(2mm) OPERA-film×4+lucite(1mm) Lead ECC OPERA-film(29)+Pb(1mm) +OPERA-film(28)+Pb(1mm)+ … +Pb(1mm)+OPERA-film(1) 29cm 4.4cm Multi layer water target chamber Vertex detector Analyzer

6. 400MeV/u 12 C lucite (1mm) H 2 O(2mm) OPERA-film×4+lucite(1mm) Lead ECC OPERA-film(29)+Pb(1mm) +OPERA-film(28)+Pb(1mm)+ … +Pb(1mm)+OPERA-film(1) 29cm 4.4cm Multi layer water target chamber Vertex detector Analyzer

7. 430MeV/u 12 C ~4000events ~12000tracks 2cm 22cm E kine =430 ～ 200MeV/u

8. 400MeV/u 12 C lucite (1mm) H 2 O(2mm) OPERA-film×4+lucite(1mm) Lead ECC OPERA-film(29)+Pb(1mm) +OPERA-film(28)+Pb(1mm)+ … +Pb(1mm)+OPERA-film(1) 29cm 4.4cm Multi layer water target chamber Vertex detector Analyzer

9. 400MeV/u 12 C lucite (1mm) H 2 O(2mm) OPERA-film×4+lucite(1mm) Lead ECC OPERA-film(29)+Pb(1mm) +OPERA-film(28)+Pb(1mm)+ … +Pb(1mm)+OPERA-film(1) 29cm 4.4cm Multi(65) layer water target chamber Vertex detector Analyzer

10. Analyzer (Lead ECC) All fragments with Z ≧ 4 such as 10 B, 9 Be are stopped. Low energy fragments with Z ≦ 3 such as 7 Li, 6 Li,α,p,d,t are stopped. (majority of Z ≦ 3 fragments pass through) Precise measurement of scattering is possible.

11. Analyzer Test data taking by UTS will be done soon. Considered as appropriate bench to study particle ID for nuclei of Z ≦ 6 using range-scattering method. Applicable to DONUT analysis

13. 水槽 エマルションフィルム 12.5cm 10cm OPERA 実験用に大量生産中 87 層 40cm21cm 厚さ 293μm

14. 炭素 - 水反応収集用 水ターゲットチェ ンバー 人体の主要構成物質 2004 年 1 月マシンタイム 430MeV/u β=0.72 12 C ビーム 12000 本 / 2cm×2cm 87 層 水 遮光防水フィルム 厚さ ~128μm 3mm 30cm エマルションフィルム 44μm 両面塗り 205μmTAC ベース 87 層 水中飛程 ~30cm ビームが静止するまでの エネルギー領域をカバー

15. Energy Scaling 始点：加速器によるビームエネルギー (430MeV/u) 終点：反応を起こさないビームが到達する深さを 3mm 間隔のサンプリングで測定 途中： GEANT4 によるモンテカルロ計算で内挿 反応点の深さ⇔炭素ビームのエネルギー エネルギー絶対値の誤差＜ 2% 深さ 12 C ビーム 430MeV/u 終点：測定点 物質量の補正 エネルギー

16. パルスハイトによる電荷の分離 ・・・・・・ Z=1Z=2 Z=6 2 次粒子 入射粒子 16 層 ピクセル 0.3μm× 0.3μm E kine =430~100MeV/u 44μm 検出された飛跡 パルスハイト パルスハイト：フィルム 1 枚あたりの平均ピクセル数 Z=1 の粒子に対しては∝ dE/dx(β) Z≧3Z≧3

17. 2004 年 12 月 1 日マシンタイム 水 (H 2 O) とアクリル (C 5 H 8 O 2 ) の複合ターゲット 低感度エマルションの導入 ( リフレッシュ ) ⇒電荷の区別可能 検出器のアップグレード Normal エマルション 低感度 :~1/5 38 ℃リフレッシュ 水 水 水 2mm 低感度 :~1/7 40 ℃リフレッシュ アクリル ( 厚さ 1mm) 400MeV/u 12 C 65 層

18. 1 層目 24 層目 多重度 2 以上の反応の 2 次粒子 40 ℃リフレッシュ 38 ℃リフレッシュ B C Be Li He 10.7cm パルスハイト Z=6 まで電荷を識別 65 層のうち上流側 24 層分