原子核実験用窓なし固体水素標的の実用化のための開発研究

2006 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18340074
• Research Institution: High Energy Accelerator Research Organization
• Principal Investigator: 石元 茂 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 講師 (50141974)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鈴木 祥仁 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 技師 (00391722) ; 竹田 浩之 理化学研究所, 中央研究所, 基礎科学特別研究員 (30392020) ; 大西 哲哉 理化学研究所, 中央研究所, 基礎科学特別研究員 (50360516)
• Keywords: 実験核物理 / 低温物性 / 固体水素 / 標的 / 昇華

Research Abstract

原子核実験用の水素標的に要求される「均一な厚さと密度を持つ平板標的」を作ることを目的とする。そのため固体水素を真空中に取り出す「窓なし固体水素標的」の実用化開発を行う。固体水素の温度が3K以下になると、固体水素の蒸気圧は10^<-9>mbar以下になる。このため固体水素を長時間標的質量が変化することなしで真空中に保持できる。
しかし、窓なし固体水素標的を用いて長時間原子核実験を行う場合は到達温度2-2.5Kの冷凍機が必要で、現在の到達温度3.6〜4.0Kの小型冷凍機をそのまま用いたのでは実用化できない。
ヘリウムガスを小型冷凍機4.2K(1.5W)で液化し、液体ヘリウムを小型ポンプで減圧する方法で比較的容易に2Kに到達することができる。ポンプで排気されたヘリウムガスは循環再使用することで、液体ヘリウムの冷媒なしで長時間の連続運転が可能となる。
また、実験用の実用標的として「薄膜固体水素ターゲット」、「厚い窓なし固体水素標的」を開発しているが、初年度は以下の開発・研究を行った。
(1)実験用の窓なし薄膜固体水素装置(T=0.5mm)の設計と製作。
(2)2Kクライオスタットの熱計算と設計。
(3)実験用の厚い固体水素装置(T=50,100mm)の設計。
(4)実験に必要な設備の整備。
現在、これらのテーマで冷却実験ができるようさらに設備の整備と実験準備を継続している。