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Detection of positive ions in the gas detector to be applied for rare-events searchs

Research Project

Project/Area Number 17K18777
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Particle-, Nuclear-, Astro-physics, and related fields
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

ICHIKAWA Atsuko  京都大学, 理学研究科, 准教授 (50353371)

Project Period (FY) 2017-06-30 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2017: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Keywords希ガス検出器 / 陽イオンの検出 / 陽イオン検出 / 希ガス検出鋳 / ガス検出器 / イオン検出
Outline of Final Research Achievements

By detecting positive ions together with electrons produced via ionization by radiation, it becomes possible to realize a xenon gas time projection chamber which has high resolution both for energy and position. Usually positive ions are not detectable because their signal cannot be amplified unlike the case of electrons. We succeeded to detect positive ions by detecting electroluminescence light generated by secondary electrons which are emitted when positive ion arrived at a wire electrode made of low work function metal.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

宇宙や素粒子の未解明の問題を解くため、暗黒物質の直接検出やニュートリノを伴わない二重ベータ崩壊などの探索が行われている。いずれも起きるとしても極端にまれな事象で、今後感度を上げるには背景事象を劇的に抑えることが必須である。背景事象を抑制するために我々は高いエネルギー分解能を持つキセノンガスによる検出器を開発した。さらに、感度を上げるためにはエネルギーの情報に加えて、さらに事象の情報を抽出することが必要である。本研究では、荷電粒子の通過に伴い発生する陽イオンを検出することに成功した。これにより、事象の飛跡パターンを高い分解能で検出することが可能になる。

Report

(4 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2020 2019 2018 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] AXEL: High-pressure Xe gas TPC for BG-free 0ν2β decay search2020

    • Author(s)
      Obara S.、Ban S.、Hirose M.、Ichikawa A.K.、Kikawa T.、Nakamura K.Z.、Nakaya T.、Tanaka S.、Yoshida M.、Iwashita Y.、Sekiya H.、Nakajima Y.、Ueshima K.、Miuchi K.、Nakamura K.D.、Minamino A.、Nakadaira T.、Sakashita K.
    • Journal Title

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment

      Volume: 958 Pages: 162803-162803

    • DOI

      10.1016/j.nima.2019.162803

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 高圧キセノンガスTPCにおける陽イオン検出のための基礎研究と二重ベータ崩壊探索への応用2019

    • Author(s)
      中村和広
    • Organizer
      日本物理学会 2019年秋季大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Basic Study of Positive Ion Detection at TPC for 0v2b search AXEL2019

    • Author(s)
      S.Obara
    • Organizer
      Revealing the history of the universe with underground particle and nuclear research 2019
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Basic Study of Positive Ion Detection at TPC for 0v2b search AXEL2019

    • Author(s)
      S.Obara
    • Organizer
      15th Vienna conference on instrumentation
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] AXEL実験 BG free化のための陽イオン飛跡検出の研究2019

    • Author(s)
      中村和広
    • Organizer
      アクティブ媒質TPC開発座談会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 高圧希ガスにおける陽イオン検出のための基礎研究と二重ベータ崩壊探索への応用2019

    • Author(s)
      小原脩平
    • Organizer
      日本物理学会 第74回年次大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 高圧キセノンガスTPC2018

    • Author(s)
      市川温子
    • Organizer
      日本物理学会 第73回年次大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 0νΒΒ崩壊探索に向けた高圧XeガスTPC AXELのフィールドケージ構造の検討2018

    • Author(s)
      吉田将
    • Organizer
      日本物理学会 第73回年次大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Remarks] AXEL

    • URL

      https://www-he.scphys.kyoto-u.ac.jp/research/Neutrino/AXEL/index.html

    • Related Report
      2019 Annual Research Report 2017 Research-status Report

URL: 

Published: 2017-07-21   Modified: 2021-02-19  

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