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次世代マイクロパターンガス検出器の研究開発

Research Project

Project/Area Number 18H01223
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 15020:Experimental studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

増渕 達也  東京大学, 素粒子物理国際研究センター, 助教 (20512148)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 越智 敦彦  神戸大学, 理学研究科, 准教授 (40335419)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2022-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2020: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2019: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2018: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
KeywordsMPGD / ダイヤモンドライクカーボン / ミューオン / ガス検出器 / マイクロパターン / μ-RWELL / マイクロパターンガス検出器 / 高抵抗薄膜 / 高抵抗フォイル
Outline of Annual Research Achievements

2019年度後半から新型コロナウイルスの影響で検出器の開発・性能評価を実施していたスイス・欧州原子核研究機構への渡航に制限がかかったため、性能評価を行っていた実験施設から一時退避する必要があった。そのため、一時実機を用いた開発・性能評価試験からGarfield++などを用いた検出器シミュレーションでの性能評価フレームワークの構築を試みた。開発中であるμ-RWELL検出器のパラメータをシミュレーションを用いて評価を行っている。実績があるGEMやMicroMegas検出器の構造を元に、実際のμ-RWELL検出器の構造をシミュレーション上に構築し、ガス中でのドリフトや増幅機構などを評価し、実機での性能評価と比較することによって、系統的に検出器パラメータの理解を試みている。
また、2018年度に進めていたスパッタリングを用いたDiamond-Like-Carbon(DLC)高抵抗層の安定した製造技術の確立のために調査を進めた。
さらに、比較的安定した10^5-7Ω/sq)の抵抗値を持つDLC高抵抗層の電極を用いた10cm*10cmのμ-PICの開発と性能評価も進めており、10^4以上のガスゲインを得られ、高い検出効率で位置分解能が100um以下の性能を持つことを確認した。また、高速中性子を用いた照射試験も行い、安定動作することが確認できた。これらの結果は、様々な国際会議で発表し、論文としてNucil. Instr. Meth. に投稿し、出版した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

2019年度から新型コロナウイルスの影響で研究実施をしていた欧州原子核研究機構での活動制限・また海外への渡航制限がかかり、一度検出器の性能評価を取りやめ実験セットアップを引き上げる必要が出た。そのため、実機を用いた性能評価から検出器のシミュレーションを用いた性能評価を行っていた。高抵抗フォイルを用いたμ-PIC検出器の性能評価や高抵抗フォイルの性能を調査することはできたが、μ-RWELLの性能評価が遅れている。

Strategy for Future Research Activity

検出器の性能評価を実施する研究機関があるスイスへの渡航制限、欧州原子核研究機構内の活動制限がなくなりつつあり、実験の再開が可能となった。今後は、2019年度に行っていたμ-RWELL検出器の性能評価をするために検出器のコンディショニングを再度行い、信号測定から性能評価に進む予定である。ゲイン測定などを印加電圧やガスの選択を変えて行い、系統的に調査していく。また、X線などの高レート環境での性能評価・ビームを用いた性能評価も行う予定である。
さらに、ダイヤモンドライクカーボン(DLC)の安定性向上のための研究も継続して行う予定であり、大型のカプトンを用いてスパッタリングを行い、抵抗値の場所一様性なども調査を行う。 また並行してシミュレーションなどを用いた検出器パラメータの比較なども行い観測データとシミュレーションを比較して今後の検出器の改良にフィードバックをかける予定である。

Report

(2 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report

Research Products

(15 results)

All 2020 2019 2018 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 9 results,  Invited: 2 results)

  • [Int'l Joint Research] 欧州原子核研究機構(スイス)

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] 欧州原子核研究機構(スイス)

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Journal Article] Development of the Micro Pixel Chamber with DLC cathodes2020

    • Author(s)
      Yamane Fumiya、Ochi Atsuhiko、Matayoshi Kohei、Ogawa Keisuke、Ishitobi Yusuke
    • Journal Title

      Nucl. Instr. Meth.

      Volume: 951 Pages: 162938-162938

    • DOI

      10.1016/j.nima.2019.162938

    • NAID

      120006799294

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Resistive foils - last batch and last tests2020

    • Author(s)
      越智 敦彦
    • Organizer
      ATLAS Muon Week
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development and performance tests of mu-PIC with DLC electrodes2019

    • Author(s)
      越智 敦彦
    • Organizer
      6th International Conference on Micro Pattern Gaseous Detectors (MPGD2019)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Past Experience with DLC and Workshop Goals2019

    • Author(s)
      越智 敦彦
    • Organizer
      Workshop on Resistive Coatings for Gaseous Detectors (RCGD2019)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Micro-patterning techniques for DLC layers in MicroMegas and uPic detectors2019

    • Author(s)
      越智 敦彦
    • Organizer
      Workshop on Resistive Coatings for Gaseous Detectors (RCGD2019)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Industrialization of the DLC deposition process2019

    • Author(s)
      越智 敦彦
    • Organizer
      Workshop on Resistive Coatings for Gaseous Detectors (RCGD2019)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] MPGD R&D at Kobe2019

    • Author(s)
      越智 敦彦
    • Organizer
      International Workshop on Dark Matter Searches
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] LTCC μ-PICの基本性能測定2019

    • Author(s)
      説田暉
    • Organizer
      日本物理学会 秋季大会, 2019年9月18日, 山形大学
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Testbeam for resistive μ-PIC2018

    • Author(s)
      越智敦彦
    • Organizer
      RD51 Collaboration meeting and "MPGD Stability" workshop
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Testbeam for resistive μ-PIC (results)2018

    • Author(s)
      越智敦彦
    • Organizer
      RD51 Collaboration meeting
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Introduction to Resistive DLC Collaboration2018

    • Author(s)
      越智敦彦
    • Organizer
      RD51 mini week
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] CERN H4 ビームラインを用いたDLC μ-PICの性能評価2018

    • Author(s)
      石飛由介
    • Organizer
      日本物理学会2018年秋季大会(信州大学)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] CERN H4 ビームラインにおける resistive μ-PICの性能評価2018

    • Author(s)
      石飛由介
    • Organizer
      第15回 MPGD研究会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2022-12-28  

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