CCDバーテックス検出器の放射線損傷に関する研究

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11640247
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 阿部 浩也 東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (60004412)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 川村 暢明 青森大学, 工学部, 教授 (30004352) ; 長嶺 忠 東北大学, 大学院・理学研究科, 助手 (30212111)
• Keywords: CCD / 放射線損傷 / 電子線型加速器 / バーテックス検出器 / 短寿命重粒子 / 表面損傷

Research Abstract

CCDバーテックス検出器はSLACにおけるSLC/SLD実験でその有用性が実証され、将来の線形電子・陽電子衝突器実験での検出器として有力な候補となっているが、SLD実験では放射線損傷を避けるため-90℃での運転を余儀なくされた。これまで常温近傍での動作確認、放射線耐性を研究してきた。本研究では特に大強度^<60>Coガンマー線(200Ci)を使用した耐性テストを行って来たが、MPPモードへの転換負駆動電圧値の上昇とCCDピクセル中での電荷非転送効率(CTI)の増加により常温近傍での駆動では衝突実験で2ないし3年相当の放射線耐性しか得られないことが判明した。その解決方法としては、従来通りの-90℃の低温で駆動するか、新たにCCDの内部構造を変え耐放射線性を高めるための開発研究が必要であると結論づけられる。
放射線損傷にはバルク損傷と表面損傷があるが前者は主として陽子、中性子により引き起こされるが、後者は電子、ガンマー線により起こされると考えられる。前者に対してはノッチ付きCCDにより放射線耐性の改善が証明されている。しかし、後者に対してはそれほど有効ではないと考えられるので、これまでテストしてきた市販のCCDからCCD表面のSiO_2の厚さを変え、放射線耐性を検査するような新たな大規模開発研究が待たれる。

Research Products

• [Publications] K.D.Stefanov 他: "Electron and Neutron Radiation Damage Effect on a Two Phase CCD"IEEE transaction Nuclear Science. 47-3. 1280-1291 (2001)
• [Publications] K.D.Stefanov 他: "A Study of the Radiation Hardness of a Two-phase CCD Sensor"Nuclear Instruments & Methods in Nuclear Physics Research. A453. 136-140 (2000)