新材料を用いたフレキシブルな常温硬化シンチレータの実用化を目指した基礎研究

• Project/Area Number: 22K14055
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 15020:Experimental studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
• Research Institution: National Institute of Technology, Toyama College
• Principal Investigator: 清野 義敬 富山高等専門学校, その他部局等, 助教 (30934773)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2024: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000); Fiscal Year 2023: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000); Fiscal Year 2022: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
• Keywords: プラスチックシンチレータ / 放射線検出器

Outline of Research at the Start

本研究では一般的なプラスチックシンチレータの生産性を凌駕し、形状の自由度も高いという長所が担保できる新材料を用いたフレキシブルな常温硬化型プラスチックシンチレータの基礎研究を行う。
現在、一般的なプラスチックシンチレータを用いた検出器において、検出器デザインの制限や大規模検出器での大量生産性の必要といった課題を抱えており、研究発展の制約となっている。新材料を使うことによって硬度の調整により、柔軟性を持つ新たな付加価値を持った常温硬化プラスチックシンチレータの作製が可能であることがわかった。そのため本研究では様々な実験へ応用発展させるための性能向上研究や長期安定性試験などを計画している。

Outline of Annual Research Achievements

近年のコライダー実験やニュートリノ実験分野において、微細分割シンチレータ検出器の需要が高まっており、大量生産性と形状工夫の両立した、安価なプラスチックシンチレータが求められている。そこで本研究ではフレキシブルな常温硬化型プラスチックシンチレータの研究開発を行っている。常温硬化プラスチックシンチレータは従来の熱硬化プラスチックシンチレータと異なり、作製において高温設備や精密な温度コントロールの整備が不必要なため、安価で量産性が高く、検出器の大規模化が可能である。また、本研究で開発しているプラスチックシンチレータは硬度を調整することによって、柔軟性を持つ「柔らかいプラスチックシンチレータ」という斬新な特性をもっている。この特性を利用すれば広いシート状に硬化させ、切り出すことにより、一度で大量の微細なシンチレータを作製する方法も検討することができると考えている。その他にも常温硬化プラスチックシンチレータは熱に弱い機能性添加物を使用できるという特徴も備えている。そのため本研究の開発が進めば粒子検出効率を向上させた機能性シンチレータを低コストで開発することができると考えている。
本研究ではフレキシブルな常温硬化型プラスチックシンチレータの実用化および様々な実験への応用を見据えて、シンチレータの基礎性能向上に取り組んでいく。試作したプラスチックシンチレータの測定環境構築に必要な機器類については準備を整えることができており、データ解析環境についても順調に整備が進んでいる。
今後は試作プラスチックシンチレータの基礎性能を向上させるための作製手順最適化を行っていく予定である。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

プラスチックシンチレータの測定環境構築において、購入および共同研究者からの借用によって必要な測定機器類を全て揃えることができた。試作プラスチックシンチレータの基礎性能評価を行うために必要な放射線源についても用意が完了しており、プラスチックシンチレータの測定環境構築が順調に進んでいる。また、測定データを解析するための準備についても機材を購入し、ソフトウェアの用意などの解析環境整備が進んでいる。

Strategy for Future Research Activity

試作プラスチックシンチレータの作製環境整備を進め、基礎性能を向上させるための作製手順の最適化を行っていく。また、プラスチックシンチレータの性能向上に大きく寄与することが期待できる撹拌脱泡機についてはデモ機を借用するなどして実際に購入する前により最適な機種選定が行えるようにする計画である。