2017 Fiscal Year Annual Research Report
Realizing high energy resoultion xenon gas detector for neutrinoless double beta decay search
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15H02088
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
市川 温子 京都大学, 理学研究科, 准教授 (50353371)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中家 剛 京都大学, 理学研究科, 教授 (50314175)
関谷 洋之 東京大学, 宇宙線研究所, 准教授 (90402768)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ニュートリノを伴わない二重ベータ崩壊 / 希ガス検出器 / 高エネルギー分解能 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ニュートリノを伴わないん二重ベータ崩壊(0νββ)探索のための高圧キセノンガスによるTime Projection Chamber検出器の開発を行っている。探索のために要求される高いエネルギー分解能を実現するために、我々は電離電子の検出にELCC(ElectroLuminescence Collection Cell)と呼ばれる信号読み出し機構を提唱し開発を進めている。ELCCは、ドリフトさせた電離電子を特殊な電極構造でセル内に引き込みエレクトロルミネッセンス光を発生させ光検出器により検出することで、電離電子の数を測定する。
探索に用いる二重ベータ崩壊核136Xeの0νββの信号はエネルギーの和が2.5MeVのベータ線２本である。そのエネルギーにおけるELCCの性能を実証するため、180L検出器の製作を進めた。ステンレス製の耐圧10気圧の気密容器を製作した。この容器内で、60キロボルトの高電圧を生成するため、小型で低アウトガス、低ノイズのコッククロフトウォルトン型高電源を開発した。ストリップ状の銅板とテフロンからなるフィールドケージを作成し、均等なドリフト電場を作ることに成功した。ELCCに用いる光検出器であるMPPCについて、非線形性を補正することが高いエネルギー分解能を得るために重要であることを見出し、個々のMPPCの非線形性を測定できる校正装置を開発した。約1,000チャンネルのMPPC光検出器の信号をデジタル変換するためのフロントエンドボードを開発した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
高電圧を印加した際に、放電が発生したため、その対処に時間がかかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
2.5 MeVでの性能の評価のため、引き続き180L検出器の製作を進める。ELCCについては、性能を保ちつつチャンネル数を抑えるために、セル構造を六角形配置とし、この新しい配置で、まず小型の10L容器の検出器で性能を評価を行う。電場を整形するフィールドケージは、放電対策を施し目標の高電圧をかける。光素子からの信号をデジタル化する専用の回路を製作し、それを用いてデータを取得する。
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