SQUIDを用いた荷電粒子検出器のためのクライオスタット開発

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02804011
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 藤田 佳孝 大阪大学, 教養部, 助手 (60093457)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高橋 憲明 大阪大学, 教養部, 教授 (10028152) ; 下田 正 大阪大学, 教養部, 助教授 (70135656) ; 宮武 宇也 大阪大学, 教養部, 助手 (50190799) ; 佐々木 祥介 大阪大学, 教養部, 講師 (60029717) ; 西嶋 茂宏 大阪大学, 産業科学研究所, 助手 (00156069)
• Keywords: クライオスタット / 超伝導量子干渉素子(SQUID) / 荷電粒子非接触検出

Research Abstract

光速に近い速度で通過する荷電粒子を一個一個非接触で検出する方法の開発は、原子、原子核、素粒子実験など広い範囲で要求がある。荷電粒子が高速で飛行すると、相対論的効果により、粒子のまわりに誘起される磁場は大きくなり、超伝導量子干渉素子(SQUID)による限界検出磁場程度の大きさになることがわかった。本研究は上記のことを実現するための第一段階として、液体のヘリウム温度(4.2K)で働くSQUIDを収納し、かつその内部を粒子が通過できる“開放型"のクライオスタットを開発することにある。
研究は以下のような過程を経て進行中である。まずクライオスタット中心を貫通する真空ダクト部の材質を吟味した。ダクト中を通過する粒子から発生する磁場を検出するためには、透磁率が小さく、薄くても強度の十分なものが必要となる。現在の段階では、ある種のガラスエポキシが最良であると考えている。これに伴い、クライオスタット全体をガラスエポキシで組み立てることにした。次に、SQUIDを設置したり、外部雑音からの電磁的シ-ルドを行うために、クライオスタット本体部分の分解、将来の超高真空での応用には耐えないが、本研究のようなテスト段階では、実用性の高いものであると考えている。現在、クライオスタットの組み立て、分解を何度か行い真空度を上げると共に、予備冷却のため、LN_2を使ってのテストを行っている。一方、SQUIDを設置する際問題となる雑音その他項目については、電総研その他の専門の人達と議論を行い、有益に助言を得た。
今後は、クライオスタットの細部に改良を加えながら、液体ヘリウムをためるテストを行う。また電磁シ-ルドの方法の開発に取り組む予定である。