2012 Fiscal Year Annual Research Report
希ガス中の極微量ラドン濃度を測定する装置の開発と暗黒物質探索実験への応用
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24340050
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
竹内 康雄 神戸大学, 大学院・理学研究科, 教授 (60272522)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田阪 茂樹 岐阜大学, 総合情報メディアセンター, 教授 (60155059)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | ラドン / キセノン / ダークマター / 素粒子実験 / 放射線 |
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| Research Abstract |
本研究の目標は、キセノン及びアルゴン中のラドン濃度測定を0.01mBq/m3の感度で行う装置の開発と、その装置をXMASS実験における純キセノン中のラドン濃度分析に応用することである。今年度は、「1.高効率ラドントラップの開発」と、「2.低バックグラウンドラドン測定器の開発」の2つの要素技術の開発に着手した。
1.に関して、細孔の大きさに着目して数種類の市販活性炭を入手し、アルゴン中及びキセノン中ラドンの吸着性能の確認試験を行った。各5gの活性炭を使用し、流量0.25～0.90L/minの範囲で測定したところ、ラドンの吸着効率が最大でも44%程度であることが判明した』より多くのラドン吸着が望ましいため、細孔の大きさを調整したカスタム品の製作に関して活性炭メーカーと打ち合わせを行ったが、製作は難しいことが判明した。今後、活性炭以外の各種ナノ細孔素材を用いた吸着試験にも取り組む予定である。
2.に関しては、我々が開発した80Lラドン検出器の特性試験と、検出器構成部材からのラドン放出量の測定を行った。80Lラドン検出器は内部に各種ガスを充てんし、そのガス中のラドン濃度を評価するための装置である。ガスの種類によって、検出器は異なる振る舞いをする。今回、検出器の較正作業に関して、純アルゴン中の高電圧特性と、純キセノン中の湿度特性に関して測定を行った。較正試験は今後も継続する予定である。ラドン放出量の測定に関して、検出器構成部材の1つである高純度セラミック試料数種類のサンプルをメーカーから取り寄せ、測定試験を行った。これまでの所、試験に用いた80L検出器のバックグラウンドレベルから有意に高い核種は見つかっていない。よって、セラミック素材は主要なバックグラウンド源ではない可能性があるが、今後、他の80L検出器による確認を行う。また、80Lラドン検出器内面への再電解研磨などを行い、バックグラウンドレベルが低減するかどうか確認を行う。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
「高効率ラドントラップの開発」に関して、キセノン中ラドンの捕獲効率の高い吸着材がまだ得られていない。市販活性炭で有力な物は見つかっていなく、当初計画をしていた活性炭メーカーとのカスタム品の開発も厳しい状況である。効率の高いラドン吸着材は本研究の最も主要な開発要素で、吸着剤が決まらないとトラップの製作等が進まない。目標とする吸着性能を追求することを優先して研究を進めたため、他の開発項目に遅れが生じた。
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| Strategy for Future Research Activity |
「高効率ラドントラップの開発」を特に重点的に進める。キセノン中ラドンの吸着材として、当初想定していた活性炭のみではなく、各種の「ナノ細孔素材」を入手し、トラップ試験を行う。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
当初に計画していた状況と異なるため、ラドントラップの製作、セラミックフィードスルーの製作、希ガス純化装置の調達を順延している。現在継続している測定試験等から、状況がはっきりした後で最適な部品を設計・選定して、調達する予定である。
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