MEG実検に用いる液体キセノンシンチレーターの液相循環式純化装置の開発

• Project/Area Number: 17043002
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 難波 俊雄 東京大学, 素粒子物理国際研究センター, 研究機関研究員 (40376702)
• Project Period (FY): 2005
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥2,900,000 (Direct Cost: ¥2,900,000); Fiscal Year 2005: ¥2,900,000 (Direct Cost: ¥2,900,000)
• Keywords: 素粒子実験 / ガンマ線検出器 / 液体キセノン / 純化装置 / 液相循環

Research Abstract

MEG実験に用いる液体キセノンγ線検出器の研究開発の一環として、蛍光体である液体キセノンの液相循環式純化装置の性能を評価するために、平行平板電極を用いた液体キセノンの純度測定装置を提案し、製作した。
液体キセノンγ線検出器は、検出器に入射したγ線が液体キセノン中で発する蛍光を測定することによりその入射位置、時間、エネルギーを測定する。キセノン中に不純物が含まれていると蛍光は検出器中で減衰してしまうため、高精度の測定には液体キセノンを高純度に保つことが重要である。
液体キセノンγ線検出器の試作機の性能評価より、液体キセノンに含まれる不純物のうち、蛍光の吸収に大きく寄与するものは水分子と酸素分子であることが判明している。こられの不純物は液体キセノン中での電子のドリフトを阻害するため、電子のドリフトを測定することにより液体キセノン中の不純物を測定することが可能となる。
本研究では、キセノンフラッシュランプからの紫外線パルス光を、光ファイバを通じて金の陰極に照射し、光電子を発生させた。陽極には数百Vの電圧を印加し、光電子を陽極までドリフトさせた。純度測定装置の基本的な理解を得るために、液体キセノン中での測定に先立って真空中での測定を行った。陽極には波高十数mVのパルス波形が発生することが期待されており、これを既存のプリアンプで増幅し、オシロスコープで測定したが、多量の雑音により信号を測定することができなかった。
今後、真空容器内外の信号線の引き回し方法を再検討し、またプリアンプを遮蔽し、雑音対策を行う。また、陰極への導いた紫外線の光量や波長が不適切な可能性があるため、真空フィードスルーでの光ファイバの損失の見直し、光軸の再調整、紫外線フィルタの再検討など、光学系を見直す。これらの対策を行った上で改めて真空中での測定し、純度測定装置の基本的な理解を得る。その後液体キセノンの純度を測定する。