暗黒物質探査に特化した究極の電子飛跡型コンプトンカメラの開発

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19K14743
• Research Institution: Sendai National College of Technology
• Principal Investigator: 加賀谷 美佳 仙台高等専門学校, 総合工学科, 助教 (10783467)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 電子飛跡検出型コンプトンカメラ / Sub-MeVガンマ線 / SOIピクセル半導体検出器

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、暗黒物質や超新星爆発による元素合成メカニズムの解明など、sub-MeV～MeVガンマ線計測に特化した電子飛跡型コンプトンカメラの開発を目的としている。コンプトンカメラの散乱体にSOIピクセル半導体検出器を利用することで、ラインガンマ線の検出に適した装置の開発が期待できる。
製作したプロトタイプの電子飛跡検出型コンプトンカメラを使って散乱層での電子飛跡の検出に成功し、様々な条件での電子飛跡検出性能の評価を行うことができた。また、バックプロジェクション法を用いてがガンマ線の到来方向の画像を再構成し、散乱角90度で電子が素子表面に沿って反跳した場合には、想定される線源の位置に再構成できていることを確認することができた。しかし、電子が素子の深さ方向に角度をもって反跳した場合、再構成がうまくいかないことが明らかになった。これらの実測の結果は、Geant4を用いたシミュレーションの結果と一致していることが確認できた。これらの結果については、論文にまとめて投稿したところである。
これらの結果をもとに、電子飛跡検出型コンプトンカメラに適した検出部を開発するため、散乱層に使用するSOIピクセル半導体検出器の設計開発および吸収層に用いるCdTe半導体検出器を用いた検出部の開発に着手した。どちらの検出部も現在開発途中であるため、今後性能評価をすすめ、今後、プロトタイプの検出部と置き換えて電子飛跡検出型コンプトンカメラとしての性能を評価する予定である。