2020 Fiscal Year Annual Research Report
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18H01222
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
飯田 崇史 筑波大学, 数理物質系, 助教 (40722905)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小川 泉 福井大学, 学術研究院工学系部門, 准教授 (20294142)
吉野 将生 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (30789938)
鎌田 圭 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 准教授 (60639649)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 無機シンチレータ / ヨウ化カルシウム / 低温特性 / 波形弁別能 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、代表者らが独自に開発を進めるヨウ化カルシウム（CaI2）という無機シンチレータ結晶について、将来の暗黒物質探索実験や二重ベータ崩壊探索実験へ向けた性能を調査することを目的としている。本年度は、CaI2結晶の低温特性評価を主に行った。
東北大金属材料研究所の炉を用いてBridgman-Strockbarger法で、2インチ径のCaI2結晶育成を行った。作成した結晶を業者に送り、1.5 cm角×2 mm厚程度に結晶を切り出し、アルミケースに封止した。この結晶を、ウルトラバイアルカリ光電面を持つ光電子増倍管（R7600U-200）にグリースを用いて接着し、全体をマイナス４０℃まで温度コントロールが可能な恒温槽内に設置し、外側から137Cs線源からのγ線を照射した。光電子増倍管にはHVモジュールで高電圧をかけ、出力信号はシェーピングアンプ(ORTEC 572A)を通して、MCA (ORTEC926)でスペクトルを取得した。また、波形の測定では、光電子増倍管の信号をPMアンプで10倍に増幅し、Waveform digitizerに入力してデータを取得した。温度は、常温（20℃）から、10度おきにマイナス40 ℃まで変えて測定を行った。
その結果、温度が下がるにつれて、スペクトル中のCsの662 keVの光電ピークが右にシフトしており、発光量の増加が確認された。マイナス30まではほぼ線形で変化しており、その変化率は約0.5 % /℃と見積もられた。同じくCaを含むアルカリハライド結晶であるCaF2では、約2% /℃という値が報告されており[4]、それよりは温度依存性は小さいことが分かった。さらに、温度ごとの平均波形をプロットしたところ、温度が下がるにつれて遅い発光成分が増えて波形の時定数が長くなっていることが明らかになった。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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