核融合生成中性子量に対する半導体計測器X線感度特性依存性とその物理機構の解明

• Project/Area Number: 16760668
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Nuclear fusion studies
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 小波蔵 純子 筑波大学, 大学院・数理物質科学研究科, 講師 (60302345)
• Project Period (FY): 2004 – 2005
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000); Fiscal Year 2005: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2004: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
• Keywords: 半導体検出器 / 中性子損傷 / 核融合中性子源 / シンクロトロン放射光 / X線感度 / DT核融合 / 中性子フルエンス / X線トモグラフィ

Research Abstract

n型シリコンに比べ照射後の感度劣化の割合が少ないことが明らかとなったp型シリコンについて、種々の初期基板抵抗値をもつ半導体検出器に対し、前年度に続き総フルエンス量を増大した中性子照射を実施し、X線感度特性の中性子照射量依存性の評価を行った。
(i)耐放射線特性に優れたp型半導体について、異なる種々の初期基板抵抗値(即ち、半導体基礎特性を決定する要素である不純物濃度)を持つ検出器に対し、前年度までと同様の手法により引き続き10^<14>n/cm^2以上の中性子照射を行った。これらの検出器について、(ii)シンクロトロン放射光(KEK)を用いたこれまでの研究で確立されたX線解析手法に拠る検出器量子効率変化の評価、また暗電流特性変化の評価を行った。これにより、(iii)初期特性の異なる半導体データの比較を行った。これらは、n型とp型半導体の差異でもある実効的不純物濃度の違いが、これまでの成果で述べた様な、両型が異なる中性子照射依存性示す物理機構の解明にも役立つ。(iv)検出器の空乏層厚の変化については、半導体静電容量-印加電圧特性計測に拠り評価した。以上より、中性子照射量に対する、電荷拡散長、並びに空乏層厚の系統的データセットを収集し特性を評価した。一方で、前年度に続き、(v)P型、並びに5×10^<15>n/cm^2までは使用可能であることを確認しているJETのn型(n型はp型に比べ一般に広く使用されている)について、更に照射量を増やし中性子照射積分量に対するその使用限界を評価することができた。

Research Products

• [Journal Article] Observation of the Effects of Radially Sheared Electric Fields on the Suppression of Turbulent Vortex Structures and the Associated Transverse Loss in GAMMA 10 (2005)
  • Author(s): T.Cho et al.
  • Journal Title: Physical Review Letters Vol.94,No.9
• [Journal Article] Progress in potential formation and findings in the associated radially sheared electric-field effects on suppressing intermittent turbulent vortex-like fluctuations and reducing transverse losses (2005)
  • Author(s): T.Cho et al.
  • Journal Title: Nuclear Fusion Vol.45,No.12 Pages: 1650-1657
• [Journal Article] Long-term observations of x-ray energy responses of semiconductor detectors after neutron irradiation (2005)
  • Author(s): J.Kohagura et al.
  • Journal Title: Photon Factory Activity Report 2004 Vol.22 Pages: 181-181
• [Journal Article] Recent Progress in the GAMMA 10 Tandem Mirror (2005)
  • Author(s): T.Cho et al.
  • Journal Title: Transactions of Fusion Science and Technology Vol.47,No.1T Pages: 9-16
• [Journal Article] Comparison of the Radially Produced Electric-Field Shear Effects Analyzed from End-Loss Current and Central-Cell Soft X-ray Data (2005)
  • Author(s): M.Hirata et al.
  • Journal Title: Transactions of Fusion Science and Technology Vol.47, No.1T Pages: 215-217
• [Journal Article] X-Ray Energy Responses of Silicon Tomography Detectors Irradiated with Fusion Produced Neutrons (2005)
  • Author(s): J.Kohagura et al.
  • Journal Title: Transactions of Fusion Science and Technology Vol.47, No.1T Pages: 303-305
• [Journal Article] Observation of the Effects of Radially Sheared Electric Fields on the Suppression of Turbulent Vortex Structures and the Associated Transverse Loss in GAMMA 10 (2005)
  • Author(s): T.Cho et al.
  • Journal Title: Physical Review Letters Vol.94, No.9(印刷中)
• [Journal Article] Recent Progress in the GAMMA 10 Tandem Mirror (2005)
  • Author(s): T.Cho et al.
  • Journal Title: Transactions of Fusion Science and Technology Vol.47, No.1T Pages: 9-16
• [Journal Article] X-ray tomography systems for observations of the effects of radially sheared electric fields on fluctuations in plasmas (2004)
  • Author(s): J.Kohagura et al.
  • Journal Title: Review of Scientific Instruments Vol.75, No.10 Pages: 3992-3994
• [Journal Article] Novel compact electrostatic ion-current detector using a self-collection method for secondary-electron suppression (2004)
  • Author(s): M.Hirata et al.
  • Journal Title: Review of Scientific Instruments Vol.75, No.10 Pages: 3631-3633
• [Journal Article] Advances in Potential Formation and Findings in Sheared Radial Electric-Field Effect on Turbulence and Loss Suppression in GAMMA 10 (2004)
  • Author(s): T.Cho et al.
  • Journal Title: Proc.20th IAEA Fusion Energy Conference
• [Patent(Industrial Property Rights)] イオン電流量計測器 (2005)
  • Inventor(s): 平田 真史他
  • Industrial Property Rights Holder: 筑波大学
  • Industrial Property Number: 2005-108081
  • Filing Date: 2005-04-04