ストレンジネス核物理における粒子弁別用低屈折率固体チェレンコフ検出器の開発

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K03602
• Research Institution: Tohoku Medical and Pharmaceutical University
• Principal Investigator: 藤井 優 東北医科薬科大学, 教養教育センター, 教授 (30302079)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: フッ素樹脂 / 結晶性プラスチック / アモルファス / チェレンコフ検出器

Outline of Annual Research Achievements

本年度においては、目的とする低屈折率個体チェレンコフ検出器の材料となる、フッ素樹脂系の低屈折プラスチック 3M Dyneon THVP 2030GZ(以下THV)の、ペレット状の試料を購入した。まず、通常のプラスチック成型法の一つである押出成形により、直径約 5.5 cmの棒を試作した。カタログ値においては、240μmの厚さにおいて、600 nm 光の透過率が95.3%となっていたため、試作品においても肉眼で十分に透明なものが得られると予想していたところ、懸濁液のような白色状に濁ったものが得られた。この理由については、THVが結晶性プラスチックであり、通常の押出成形のように徐冷すると、結晶化により屈折率が場所によって異なってしまうためであると考えられる。よって、本研究の目的を達成するためには、アモルファス状態のまま固化させるという、通常のプラスチック成型とは異なる方法を開発する必要があることが判明した。
結晶性プラスチックでありながら透明度の高いものとしては、ポリエチレンテレフタラート(PET)製品などが挙げられる。結晶性プラスチックであっても、熱して液体にした後、急冷すればアモルファス状態になり透明度が保たれたままとなる。
よって、このことがTHVであっても可能か、についての予備実験を行った。具体的には、少量のTHV(個別のペレット)を熱して液体状にし、急冷するという手順をとったところ、視覚的には十分に透明であるとみなせる固体状のTHVを作成できる、ということが判明した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

新型コロナウイルス感染症の拡大およびロシアによるウクライナ侵攻の影響を受け、試料の納期が大幅に遅れたため。

Strategy for Future Research Activity

サイズが小さい、あるいは薄いものであればアモルファス状態とすることで透明度が保たれることが判明したので、今後はアモルファス状態を保ったままバルク状のものを成型する方策について検討を行う。

Causes of Carryover

新型コロナウイルス感染症およびロシアのウクライナ侵攻の影響により、研究に用いる試料の納品が遅れ、当初予定よりも研究開始時期が約1年遅れたため。
次年度においては、アモルファス状態のTHVを作成するための開発研究を行う。そのために必要な加熱加圧装置、レーザー加熱装置などのレンタル、あるいは業者への加工の依頼などに次年度使用額を充当する。