2013 Fiscal Year Research-status Report
光読み出し型球形一相式液体キセノンドリフトカロリメーターの開発
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25610054
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
伊藤 好孝 名古屋大学, 太陽地球環境研究所, 教授 (50272521)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
増田 公明 名古屋大学, 太陽地球環境研究所, 准教授 (40173744)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 宇宙線 / 素粒子実験 / 実験核物理 / 放射線 / 低温物性 / 宇宙物理 / 暗黒物質 / 液体キセノン |
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| Research Abstract |
本年度では、実験環境の立ち上げと整備、真空容器の組み立てと真空試験、冷却系の組み立てと冷却試験、高電圧系の試作と印加試験、および電場シミュレーション、熱設計シミュレーションの整備、を行った。実験環境整備のために、クリーンブースやクリーン靴、酸素モニター、温度モニター、工具類等を整備した。真空容器に関して真空引き試験を行いリーク部分の修繕を行った後に、配管系をすべて組上げた状態での真空引きを行った。結果的に外容器と内容器に独立２系統の真空ポンプを設置する事で真空度10^-4程度を達成できた。次に液体窒素による冷却試験とヒーターによる温度コントロール試験に移った。その結果、温度コントロール試験については概ね良好で、温度もモニタによるフィードバックにより-100度程度をキープできたが、コールドフィンガーに近い内容器底部と内容器上部の間にかなりの温度勾配が生ずる事が分かった。内容器胴部の熱伝導性を改善するために銅製ヒートリンクを補強し、上部底部温度差を数度程度まで改善できた。高電圧供給のためのコッククロフト回路の試作を行った。回路基板の選定に手間取り所定の高電圧を生成するに至っていない。一方、有限要素シミュレーター FEMTETを導入し、電極構造を設定して予想される電場形状の確認を行った。また同ソフトを利用して、熱設計の検討を行い、現状の内容器とヒートリンクを増強した場合とで、実際の冷却試験で得られた温度の時間変化をおよそ再現する事が分かった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初計画では、本年度中に液体キセノンの導入を行い、シンチレーション光の確認及び、電極への高電圧印加試験を行う予定であった。実験環境の整備や配管系、真空系、温度コントロール系についてはおよそのめどが立ったが、真空容器の修繕や真空コネクタの導入、また冷却試験の実施に手間取り、容器への液体キセノンの導入まで至る事が出来なかったことが課題である。またコッククロフト高電圧生成回路の作成も今後の課題である。
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| Strategy for Future Research Activity |
内容器底部上部間の熱抵抗が大きく、かなりの温度勾配を作ってしまったため、ヒートリンクさらなる増強か、内容器の再製作を検討する。熱設計シュミレーションが整備されたので、今後はこのデータを元に設計を行うことが可能である。また、液体窒素に寄る冷却では長時間試験に向かないので、冷凍機の導入を検討する。この場合、コールドフィンガーを内容器上部から挿入し、温度勾配が問題ならないような設計の見直しも考える。高電圧供給に関しては、当初コネクターでの放電を懸念していたが、数kV程度の高圧であれば問題ない可能性があるので、外部で作成した高電圧をケーブルで供給する方式も検討する。
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