次世代宇宙素粒子実験実現のための有機物中RI測定の超高感度化
| Project/Area Number |
21H01105
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
|
| Allocation Type | Single-year Grants |
|---|
| Section | 一般 |
|---|
| Review Section |
Basic Section 15020:Experimental studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
|
|---|
| Research Institution | Tohoku University |
|---|
Principal Investigator |
市村 晃一 東北大学, ニュートリノ科学研究センター, 助教 (80600064)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
坂口 綾 筑波大学, 数理物質系, 教授 (00526254)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
|
| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
|
| Budget Amount *help |
¥18,200,000 (Direct Cost: ¥14,000,000、Indirect Cost: ¥4,200,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2021: ¥13,520,000 (Direct Cost: ¥10,400,000、Indirect Cost: ¥3,120,000)
|
|---|
| Keywords | 極低放射能 / 放射線計測 / 微量元素分析 / 濃縮法 / ICP-MS |
|---|
| Outline of Research at the Start |
ニュートリノの出ない２重ベータ崩壊事象などの極稀事象探索において、検出器の極低放射能化は探索感度の向上に非常に重要な要素である。本研究では次世代KamLAND2-Zen実験で用いる予定の有機材料中の放射性不純物量分析について、徹底したクリーン環境の整備と灰化による濃縮法の導入、ICP-MSや高純度ゲルマニウム検出器の測定感度向上を行い、世界トップレベルの高感度で放射性不純物量を測定する手法の確立を目的とする。確立した手法を用いることで検出器部材のスクリーニングを遂行し、放射性不純物起源の雑音事象を低減しKamLAND2-Zen実験のニュートリノの出ない２重ベータ崩壊事象探索感度を向上させる。
|
| Outline of Annual Research Achievements |
本年度はこれまでに確立したマイクロ波灰化装置と誘導結合プラズマ質量分析法(ICP-MS)を組み合わせた有機物中放射性不純物量測定に関して、実験環境および使用器具起源の放射性不純物量を評価し、検出下限(detection limit)の評価を行った。9個の石英製ビーカーに関し洗浄、灰化、溶液化、ICP-MSによる測定という一連の操作を行った結果、現在の測定環境では数pptの検出下限であることが分かった。この検出下限はKamLAND2-Zen実験で要求されるレベルを満たす。 また脱溶媒ネブライザとICP-MSを組み合わせ高感度化したICP-MS装置自体の検出下限についても評価を行い、検出下限はウラン238で約1 ppq、トリウム232で約8 ppqであることが分かり、研究目標に掲げたppqレベルの測定感度を達成した。今後実験器具の洗浄を行う場所や灰化装置周辺環境のクリーン化を行うことで現在の数pptの検出下限をより改善することを目指す。
昨年度までに行った発光性フィルム中の放射性不純物量測定結果、および今年度の検出下限の評価について取りまとめ国際会議でポスター発表を行った他、論文を現在投稿中である。
また発光性フィルムにおける液体シンチレータの発光の吸収再発光や透過率などの性能評価や、より添加物が少ない発光性フィルムの放射性不純物量測定なども行い、物理学会で研究成果を発表した。
有意な不純物量が確認された波長変換剤については、純化手法である波長変換剤を有機溶剤に溶かした溶液と超純水などの液-液抽出を行う前に濾過プロセスを組み込むことを検討しており、そのための配管系統やフィルター類の整備を行った。 引き続き放射性不純物量測定を継続し最適な純化方法の確立を目指す。
|
| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
|
Report
(3 results)
Research Products
(13 results)
