デジタル検出器アレイで希少核の崩壊研究を加速(Researchers Develop Digital Detector Array for Decay Studies of Exotic Nuclei)

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2025-04-30 中国科学院(CAS)

デジタル検出器アレイで希少核の崩壊研究を加速(Researchers Develop Digital Detector Array for Decay Studies of Exotic Nuclei)Figure 1. Schematic layout of the digital detector array (Image from IMP)

中国科学院近代物理研究所(IMP)と共同研究者は、陽子ドリップライン近傍のエキゾチック核の崩壊特性を高精度で測定する新しいデジタル検出器アレイを開発した。ダブルサイドおよびクォードラントシリコン検出器、高純度ゲルマニウム検出器を統合し、250MHzのサンプリングと14ビット解像度を持つデジタル取得システムと組み合わせることで、粒子のエネルギー、時間、位置、ガンマ線の同時測定が可能となった。インプランテーション崩壊相関法とパルス解析アルゴリズムにより、短寿命核の崩壊追跡と荷電粒子識別が高精度で行える。RIBLL1を用いたアルゴン-32のβ崩壊実験で性能が実証され、今後HIRFLやHIAFでのエキゾチック核や核天体物理研究に活用される予定である。研究は中国政府関連機関からの支援を受けた。

<関連情報>

荷電粒子崩壊研究のためのデジタルデータ収集システムを備えた検出器アレイ Detector array with digital data acquisition system for charged-particle decay studies

Hao Jian,Xin-Xing Xu,Kai-Long Wang,Jia-Jian Liu,Chao-Yi Fu,Peng-Jie Li,Yan-Yun Yang,Guang-Xin Zhang,Kang Wang,Fang-Fang Duan,Long-Hui Ru,Guang-Shun Li,Bing Ding,Yun-Hua Qiang,Cen-Xi Yuan,Jun-Bing Ma,Shi-Wei Xu,Yu-Feng Gao,Rui Fan,Fan-Chao Dai,Si-Xian Zha,Hao-Fan Zhu,Jin-Hai Li,Shu-Lian Qin,… Jenny Lee
Nuclear Science and Techniques  Published:12 March 2025
DOI:https://doi.org/10.1007/s41365-025-01667-7

Abstract

A state-of-the-art detector array with a digital data acquisition system has been developed for charged-particle decay studies, including β-delayed protons, α decay, and direct proton emissions from exotic proton-rich nuclei. The digital data acquisition system enables precise synchronization and processing of complex signals from various detectors, such as plastic scintillators, silicon detectors, and germanium γ detectors. The system’s performance was evaluated using the β decay of 32Ar and its neighboring nuclei, produced via projectile fragmentation at the first Radioactive Ion Beam Line in Lanzhou (RIBLL1). Key measurements, including the half-life, charged-particle spectrum, and γ-ray spectrum, were obtained and compared with previous results for validation. Using the implantation–decay method, the isotopes of interest were implanted into two double-sided silicon strip detectors, where their subsequent decays were measured and correlated with preceding implantations using both position and time information. This detection system has potential for further applications, including the study of β-delayed charged-particle decay and direct proton emissions from even more exotic proton-rich nuclei.

2004放射線利用
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