2018 Fiscal Year Research-status Report
Detection of positive ions in the gas detector to be applied for rare-events searchs
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17K18777
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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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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2020-03-31
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| Keywords | 希ガス検出器 / 陽イオン検出 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
キセノンガスによるタイムプロジェクションチェンバー（TPC）検出器において、陽イオンを検出する新しい手法を開発する研究を進めている。キセノンガスTPCは高いエネルギー分解能を持つことが可能な検出器であるが、信号に用いる電離電子の拡散が大きいため位置分解能は高くない。電離電子とともに生成される陽イオンはドリフト中の拡散が小さいと予想される。陽イオンの検出法が確立されれば、暗黒物質やニュートリノを伴わない二重ベータ崩壊崩壊探索に応用可能な、エネルギー分解能に加え空間分解能においても秀でたタイムプロジェクションチェンバーの実現へとつながる。
本研究では、負電圧を印加したワイヤ電極に陽イオンが到達した際に放出される二次電子が電場により逆方向に加速されキセノンガスと衝突し脱励起光を発生するという過程を用いて陽イオンを検出することを目指す。前年度、陽イオンによる信号を初観測することが目標に簡易セットアップの構築をしたが、信号は観測されなかった。本年度は、文献の調査を進め電極の材質としてタングステンを採用した。タングステンの仕事関数は、キセノンのイオン化エネルギーに比べて非常に小さいため、電極でのキセノンイオンの中性化の際にオージェ過程によって電子が放出されると期待される。電場の有限要素法計算を行い電極構造の改良も行い、タングステン電極を用いて１気圧のキセノン中で測定を行った所、陽イオンによると思われる信号を観測した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
希ガス検出器中での陽イオンによる信号の観測は、世界で成功した例がなく、実現するまでに、電極材質、電極構造などの問題の解決をしなければならなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
陽イオンによると思われる信号の観測に成功したので、気圧、電圧、電極材質などの系統的な測定を行い、検出器への応用に必要な基礎データを収集する。特に二次電子放出率の高いと予想される酸化マグネシウム膜を蒸着したモリブデン電極の測定を行う。
また、位置情報を取り出すために多チャンネル化も行う。
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| Causes of Carryover |
7欄に記述したように、陽イオンの信号を検出するまでに試行錯誤を重ねたため。
H31年度は、酸化マグネシウム蒸着モリブデン電極の測定と、多チャンネル化を進める。そのため電極の製作および光素子の購入に予算を使用する計画である。
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Research Products
(4 results)
