セラミック製ガス電子増幅フォイルを用いたミュオグラフィ非破壊検査装置の開発

2023 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K14507
• Research Institution: Tokyo Metropolitan Industrial Technology Research Institute
• Principal Investigator: 武内 陽子 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター, 研究開発本部物理応用技術部電気技術グループ, 副主任研究員 (40780987)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: ガス電子増幅フォイル / GEM / 非破壊検査装置 / 宇宙線ミューオン

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、宇宙から降り注ぐミューオンを用いた非破壊検査技術に着目し、高位置分解能かつリアルタイム測定ができる小型ミューオン検出器として、ガス電子増幅フォイル(GEM)を用いた3次元飛跡取得システムを開発している。この検出器の要であるGEMが放電で壊れない様にするため、我々はGEMの絶縁体を無機物のセラミックス(Low Temperature Co-fired ceramics (LTCC)：低温同時焼成セラミックス)にしたLTCC-GEMを開発し、装置に搭載することにした。本年度の研究目標は、前年度に引き続き、製造上の都合でLTCC材を変更した影響を調べることである。調査は複数のテストピースを　Ar/CO2(70%:30%)のガスフロー下で動作させ、GEMへの印加電圧と電子増幅率、および放電数など動作性能を比較した。GEMへの高電圧印加時の放電数が旧素材GEMより多く、また場合によってはショートして故障してしまう個体もあった。現在は得られたデータをまとめ、原因の解明と製造方法の対策を検討中である。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

本年度は新材料のLTCC-GEMの放電問題の原因と改善を行う予定で複数のサンプルテストを行った。データ整理および原因究明にあたろうとしていた矢先、4月末から子の看病や自身の切迫早産でほとんど出勤できず、そのまま出産となり長期育児休業に入ってしまった。そのため研究は中断しており本年度の目標は達成できていない。

Strategy for Future Research Activity

育児休業から復帰後は下記の様な研究計画を立てている。ただし、子の看護や勤務時間の時短などの関係で、内容は都度柔軟に変更していくつもりである。
1. LTCC-GEMの改良:
新LTCC材製にしたためか以前ほど性能が出なくなってしまったGEMの問題点を洗い出し、従来品と同等性能になるように対策と試作を行う。おそらくGEMの穴の中に入り込んでしまったゴミが起因だと考えているが、それ以外にも穴径や基板の厚み電極の剥離具合等、関係がありそうな箇所を調査していく。そして従来品より放電数を押さえたLTCC-GEMの作成を目指す。
2. 非破壊検査装置の組み立て、評価
検出器の開発では、ハード面の構造の最適化および、解析プログラムの最適化を目指す。現在作成中の画像取得プログラムを改良し、本研究に最適化したデータ取得・解析プログラムになるよう作成・修繕を行う。そして機器内部の最適化には、封入ガスや印加電場などの運用パラメータの検討を行う。

Causes of Carryover

子の看護や早産のため4月末からほぼ出勤ができていなかったため、予定していた購入などができずにいた。
研究再開後の使用計画については、復帰後の勤務時間と子の看護状況次第であるが、研究目標達成のため必要な物を柔軟に購入していきたい。