Nuclear Emulsion - New deployments for fundamental and interdisciplinary researches in the 21st century-

• Project/Area Number: 18H05210
• Research Category: Grant-in-Aid for Specially Promoted Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 中村 光廣 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 教授 (90183889)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐藤 修 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 特任講師 (20377964) ; 中野 敏行 名古屋大学, 理学研究科, 講師 (50345849)
• Project Period (FY): 2018-04-23 – 2023-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥592,020,000 (Direct Cost: ¥455,400,000、Indirect Cost: ¥136,620,000); Fiscal Year 2022: ¥68,770,000 (Direct Cost: ¥52,900,000、Indirect Cost: ¥15,870,000); Fiscal Year 2021: ¥142,740,000 (Direct Cost: ¥109,800,000、Indirect Cost: ¥32,940,000); Fiscal Year 2020: ¥137,150,000 (Direct Cost: ¥105,500,000、Indirect Cost: ¥31,650,000); Fiscal Year 2019: ¥195,910,000 (Direct Cost: ¥150,700,000、Indirect Cost: ¥45,210,000); Fiscal Year 2018: ¥47,450,000 (Direct Cost: ¥36,500,000、Indirect Cost: ¥10,950,000)
• Keywords: 原子核乾板 / ミューオンラジオグラフィー / タウニュートリノ / 宇宙の暗黒物質 / 素粒子宇宙物理学 / 素粒子 / 宇宙線

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、年間10000 ㎡の乾板の供給・解析体制の確立を目指している。軸となる装置は、研究室既設置の原子核乳剤製造装置1号機の30倍の能力を持つ乳剤製造装置、大面積の塗布を効率良く行う自動塗布装置（以下RtR（Roll to Roll））と現在運用中の原子核乾板読取装置の約20倍の読取能力を持つ読取装置（以下HTS（Hyper Track Selector）Ⅲ）の開発・設置である。また並行して原子核乾板本体の高機能化を図っている。
2019年度の進展を以下に記す。
30倍製造装置に関しては、名大東山キャンパスの理学館地階にスペースを確保し、乳剤製造・脱塩・後熟の各装置の構築・設置を行い、試運転を行った。また試作した乳剤が実用に十分な性能を持つことを確認した。RtR塗布装置に関しては、同キャンパスの第三実験棟にスペースを確保し、装置の設置、試験運転を開始した。並行して目標の乾燥膜厚70ミクロンの乳剤を塗布するための条件出しと乾燥装置系の設計を詰めた。　HTSⅢに関しては、1本の超広視野主光学系＋ドラム回転ステージをベースにしたA案と、複数本の小型並列光学系＋通常ステージのB案の検討を行い、最終的にB案を採用することを決定した。また要求される最大の画像転送能力（20GB/ｓ）実現に向けた試験を開始した。原子核乾板の高機能化に関しては、1）感度の温度制御の研究中に、超微粒子の原子核乾板の発光を発見し、その特性を明らかにし、メカニズムを追求した。2）また乳剤のBG事象について位相差顕微鏡とFocused Ion beam SEMを用いて、その正体解明に一部成功した。3）また長期特性の改善を行った。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

2019年度は、予定していた30倍乳剤製造装置の立ち上げ・試運転、RtR装置の立ち上げを完遂し、2020年度後半からの運用に向けて好発進できた。またHTSⅢの設計を詰めて、2020年度から開始するハードウェア構築の準備ができた。さらに原子核乾板の発光現象の発見とその究明など予想していなかった進展もあり、またBG事象の一部解明にも成功し、原子核乾板のもつ可能性を確認できたことは今後につながる進展であった。

Strategy for Future Research Activity

2020年度は、構築した30倍製造装置の試験を進め、後半から運用を開始する。RtR装置に関しては、引き続き塗布・乾燥試験を推進しシステムの完成度を上げ、これも年度後半から運用を開始する。HTSⅢに関しては、いよいよ今年度よりステージ系、光学系、画像転送系の構築を開始する。原子核乳剤の高機能化に関しては、引き続き感度のスローコントロールを軸に研究を進める。

Assessment Rating

Interim Assessment Comments (Rating)

A: In light of the aim of introducing the research area into the research categories, the expected progress has been made in research.

Research Products

• [Journal Article] Nuclear emulsion with excellent long-term stability developed for cosmic-ray imaging (2020)
  • Author(s): Nishio Akira、Morishima Kunihiro、Kuwabara Ken-ichi、Yoshida Tetsuo、Funakubo Takeshi、Kitagawa Nobuko、Kuno Mitsuaki、Manabe Yuta、Nakamura Mitsuhiro
  • Journal Title: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment Volume: 966 Pages: 163850-163850
  • DOI: 10.1016/j.nima.2020.163850
  • NAID: 120006884969
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] High-resolution X-ray topography of threading edge dislocations in 4H-SiC using a novel nuclear emulsion film improved special resolution and sensitivity (2019)
  • Author(s): Yamaguchi Satoshi、Naganawa Naotaka、Nakamura Mitsuhiro
  • Journal Title: Japanese Journal of Applied Physics Volume: 58 Issue: 6 Pages: 060901-060901
  • DOI: 10.7567/1347-4065/ab1a53
  • NAID: 210000155778
  • ISSN: 0021-4922, 1347-4065
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Application of proton boron fusion to proton therapy: Experimental verification to detect the alpha particles (2019)
  • Author(s): Yoon Do-Kun、Naganawa Naotaka、Kimura Mitsuhiro、Choi Min-Geon、Kim Moo-Sub、Kim Yong-Jin、Law Martin Wai-Ming、Djeng Shih-Kien、Shin Han-Back、Choe Bo-Young、Suh Tae Suk
  • Journal Title: Applied Physics Letters Volume: 115 Pages: 223701-223701
  • DOI: 10.1063/1.5128953
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 原子核乾板技術の進化と展開～デジカメ時代を生き抜くアナログフィルム (2019)
  • Author(s): 長縄直崇*、福田努、北川暢子、小松雅弘、森島邦博、中竜大、中野敏行、西尾晃、六條宏紀、佐藤修、木村充宏、歳藤利行
  • Journal Title: 放射線化学 Volume: 第107 号 Pages: 35-48
• [Journal Article] 100nm未満の空間分解能を発揮する超微粒子原子核乳剤を用いた冷・超冷中性子検出器 (2019)
  • Author(s): 長縄直崇
  • Journal Title: 日本中性子科学会誌「波紋」 Volume: 29 Pages: 133-137
• [Journal Article] The experimental facility for the Search for Hidden Particles at the CERN SPS (2019)
  • Author(s): C. Ahdida, S. Ogawa, H. Shibuya et al. (SHiP collaboration)
  • Journal Title: Journal of Instrumentation Volume: 14
  • DOI: 10.1088/1748-0221/14/03/p03025
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Final Results of the OPERA Experiment on ντ Appearance in the CNGS Neutrino Beam (2018)
  • Author(s): N. Agafonova, T. Fukuda, T. Matsuo, S. Mikado, S. Ogawa, H. Shibuya et al. (OPERA collaboration)
  • Journal Title: Physical Review Letters Volume: 120 Pages: 11801-11801
  • DOI: 10.1103/physrevlett.120.211801
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Final results of the search for νμ → νe oscillations with the OPERA detector in the CNGS beam (2018)
  • Author(s): N. Agafonova, T. Fukuda, T. Matsuo, S. Mikado, S. Ogawa, H. Shibuya et al. (OPERA collaboration)
  • Journal Title: J. High Energy Phys. Volume: 2018 Pages: 151-151
  • DOI: 10.1007/jhep06(2018)151
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Study of tau neutrino production property with measuring open-Charms at 400 GeV proton beam dump (2018)
  • Author(s): Sato Osamu、DsTau Collaboration
  • Journal Title: PoS DIS2018 (2018) 228 Volume: 2018 Pages: 228-228
  • DOI: 10.22323/1.316.0228
  • Int'l Joint Research
• [Journal Article] The OPERA Experiment Status(16th YKIS Conference Progress in Particle Physics 2008) (2018)
  • Author(s): 佐藤修他
  • Journal Title: Soryushiron Kenkyu Electronics Volume: 117 Issue: 3 Pages: C42-C44
  • DOI: 10.24532/soken.117.3_C42
  • NAID: 110007361161
  • ISSN: 0371-1838, 2433-2895
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Silver halide material specialized for particle detection for Next Generation Emulsion Experiments (2019)
  • Author(s): A. Nishio
  • Organizer: ICMASS2019 (International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2019)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Nuclear emulsion readout system (2019)
  • Author(s): T. Nakano
  • Organizer: ICMASS2019 (International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2019)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Status of Next Generation Nuclear Emulsion Film Facility in Nagoya University (2019)
  • Author(s): H. Rokujyo
  • Organizer: ICMASS2019 (International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2019)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Constructing of Emulsion Film Pouring System (2019)
  • Author(s): K. Sugimura
  • Organizer: ICMASS2019 (International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2019)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Development of noise evaluation method for nuclear emulsion, (2019)
  • Author(s): N.Nakano
  • Organizer: ICMASS2019 (International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2019)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Research on Gravity Using a New Neutron Detector (2019)
  • Author(s): N. Muto
  • Organizer: ICMASS2019 (International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2019)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Development of High Position Accuracy Nuclear Emulsion (2019)
  • Author(s): Y. Manabe
  • Organizer: ICMASS2019 (International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2019)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Nuclear emulsion detector for future neutrino research -NINJA and EMPHATIC- (2019)
  • Author(s): Tsutomu Fukuda
  • Organizer: NuFact2019：21th International workshop on neutrinos from accelerators,
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 宇宙線イメージングのための放射線による原子核乾板への影響 (2019)
  • Author(s): 榊原 亜美
  • Organizer: 画像関連学会連合会第6回秋季大会
• [Presentation] 名古屋大学における原子核乾板自動塗布設備の構築に向けた研究(3) (2019)
  • Author(s): 杉村 昂
  • Organizer: 画像関連学会連合会第6回秋季大会
• [Presentation] 長期安定性に優れた次世代原子核乾板検出器 (2019)
  • Author(s): 西尾晃
  • Organizer: 画像関連学会連合会第6回秋季大会
• [Presentation] 原子核乾板における新たなノイズ評価手法の開発 (2019)
  • Author(s): 中野 昇
  • Organizer: 日本物理学会 秋季大会
• [Presentation] 原子核乾板自動塗布設備の構築に向けた研究 (2019)
  • Author(s): 杉村昂
  • Organizer: 日本物理学会 秋季大会
• [Presentation] 名古屋大学における原子核乾板自動塗布設備の構築に向けた研究（2） (2019)
  • Author(s): 杉村 昂
  • Organizer: 日本写真学会 年次大会
• [Presentation] Tiny fogの観測 (2019)
  • Author(s): 中野 昇
  • Organizer: 日本写真学会 年次大会
• [Presentation] Long-term stable Nuclear Emulsion Detector (2019)
  • Author(s): Akira Nishio
  • Organizer: 新学術領域「ニュートリノで拓く素粒子と宇宙」研究会２０１９
• [Presentation] GRAINE: cosmic-ray measurement by emulsion on a ballon (2019)
  • Author(s): Hiroki ROKUJO
  • Organizer: Workshop for Atmospheric Neutrino Production in the MeV to PeV range
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] SHiP実験におけるタウニュートリノのレプトンユニバーサリティ検証 (2019)
  • Author(s): 小松雅宏
  • Organizer: 日本物理学会 第74回年次大会
• [Presentation] ４００ＧｅＶ陽子ビームダンプによるタウニュートリノ生成研究（ＤｓＴＡＵ実験）の現状報告 (2019)
  • Author(s): 佐藤修
  • Organizer: 日本物理学会 第74回年次大会
• [Presentation] エマルションチェンバーを用いた宇宙線の地上観測（３ (2019)
  • Author(s): 北川暢子
  • Organizer: 日本物理学会 第74回年次大会
• [Presentation] 両面塗布ガラス乾板を用いたスペクトロメーターによる荷電粒子の運動量測定 (2019)
  • Author(s): 眞部祐太
  • Organizer: 日本物理学会 第74回年次大会
• [Presentation] エマルジョン暗黒物質探索実験ＮＥＷＳｄｍ（１） ～解析速度向上及び新解析手法の開発 (2019)
  • Author(s): 小林龍太
  • Organizer: 日本物理学会 第74回年次大会
• [Presentation] エマルション暗黒物質探索実験ＮＥＷＳｄｍ（２） ～検出器開発と地上でのテスト実験状況報告～ (2019)
  • Author(s): 梅本篤宏
  • Organizer: 日本物理学会 第74回年次大会
• [Presentation] エマルション暗黒物質探索実験ＮＥＷＳｄｍ（３） ～地下実験に向けた将来展望～ (2019)
  • Author(s): 中竜大
  • Organizer: 日本物理学会 第74回年次大会
• [Presentation] Emulsion Detector (2018)
  • Author(s): Tsutomu Fukuda
  • Organizer: Workshop on Physics with General Purpose Spectrometer in the High-momentum Beam Line
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Directional Search for Dark Matter using Nuclear Emulsion (2018)
  • Author(s): Umemoto Atsuhiro
  • Organizer: Identification of Dark Matter 2018 (IDM2018)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Final results from the OPERA experiment in the CNGS neutrino beam (2018)
  • Author(s): Osamu Sato
  • Organizer: 14th Recontres du Vietnam, INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON NEUTRINO FRONTIERS
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] DsTau experiment and introduction to SHiP (2018)
  • Author(s): Osamu Sato
  • Organizer: 14th Recontres du Vietnam, INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON NEUTRINO FRONTIERS
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Directional Search for Dark Matter Using Nuclear Emulsion (2018)
  • Author(s): Osamu Sato
  • Organizer: 6th Symposium on Neutrinos and Dark Matter in Nuclear Physics
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Precise measurement of Neutrino Cross-sections and Neutrino Flux with Hybrid Emulsion Experiments for finding neutrino CP violation -NINJA and EMPHATIC - (2018)
  • Author(s): Tsutomu Fukuda
  • Organizer: 28th International Conference on Neutrino Physics and Astrophysics (NEUTRINO2018),
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] NINJA Experiment and EMPHATIC Experiment (2018)
  • Author(s): Tsutomu Fukuda
  • Organizer: 2nd International Workshop on Nuclear Emulsions for Neutrino Studies and WIMP Search
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Development of Nuclear Emulsion Detector for Cosmic-Ray Radiography (2018)
  • Author(s): Akira NISHIO
  • Organizer: The 20th International Symposium on Very High Energy Cosmic Ray Interactions (ISVHECRI2018),
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Development of next high-speed scanning system for Nano tracks in fine-grained nuclear emulsion (2018)
  • Author(s): Ryuta Kobayashi
  • Organizer: The 20th International Symposium on Very High Energy Cosmic Ray Interactions (ISVHECRI2018)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Development of high Three Dimensional Position Accuracy Nucler Emulsion (2018)
  • Author(s): Yuta MANABE
  • Organizer: The 20th International Symposium on Very High Energy Cosmic Ray Interactions (ISVHECRI2018)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] GRAINE project: precise gamma-ray observation with balloon-borne emulsion telescope (2018)
  • Author(s): Hiroki Rokujo
  • Organizer: The 20th International Symposium on Very High Energy Cosmic Ray Interactions (ISVHECRI2018)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Study of tau neutrino production property with measuring ope-Charm at 400 GeV proton beam dump (2018)
  • Author(s): Osamu Sato
  • Organizer: XXVI International Workshop on Deep Inelastic Scattering and Related Subjects (DIS2018)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] NINJA Experiment: Neutrino Interaction research with Nuclear emulsion and J-PARC Accelerator (2018)
  • Author(s): T. Fukuda
  • Organizer: NuInt2018: 12th International Workshop on Neutrino-Nucleus Interactions in the Few-GeV Region
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] GRAINE 2018 Experiment: high-angular resolution gamma-ray telescope with nuclear emulsion (2018)
  • Author(s): Hiroki Rokujo
  • Organizer: The 4th KMI International Symposium (KMI2019)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Developing new high speed scanning machine for Directional Dark Matter Search Project NEWSdm (2018)
  • Author(s): Ryuta Kobayashi and NEWSdm Collaboration
  • Organizer: The 4th KMI International Symposium (KMI2019)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] GRAINE2018 experiment: performance evaluation for gamma-ray telescope utilizing nuclear emulsion (2018)
  • Author(s): Yuya Nakamura
  • Organizer: The 4th KMI International Symposium (KMI2019)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 刃状転位を導入した沃臭化銀結晶を有する原子核乾板の検討 (2018)
  • Author(s): 西尾 晃
  • Organizer: 画像関連学会連合会 年次大会
• [Presentation] 原子核乾板検出器性能向上のための支持体探索 (2018)
  • Author(s): 眞部 祐太
  • Organizer: 画像関連学会連合会 年次大会
• [Presentation] ガラス支持体を用いた位置精度向上型原子核甲板の開発と実用化 (2018)
  • Author(s): 眞部祐太
  • Organizer: 日本物理学会 2018年秋季大会
• [Presentation] 長期間特性に優れた新型原子核乾板の開発とその実用 (2018)
  • Author(s): 西尾晃
  • Organizer: 日本物理学会 2018年秋季大会
• [Presentation] エマルジョン暗黒物質探索実験NEWSdm(3)～微粒子原子核乾板のための次世代型 高速飛跡読み取り装置PTSの開発状況～ (2018)
  • Author(s): 小林龍太
  • Organizer: 日本物理学会 2018年秋季大会
• [Presentation] タウニュートリノ生成研究（DsTau実験）におけるチャーム粒子解析 (2018)
  • Author(s): 佐藤修
  • Organizer: 日本物理学会 2018年秋季大会
• [Presentation] 長期間特性に優れた新型原子核乾板の開発とその実用 (2018)
  • Author(s): 西尾晃
  • Organizer: 画像関連学会連合会 第五回秋季大会
• [Presentation] 重イオンを用いた超微粒子原子核乾板における電荷識別能評価および低温での感度評価、 (2018)
  • Author(s): 多田智美
  • Organizer: 画像関連学会連合会 第五回秋季大会
• [Presentation] 超微粒子原子核乾板の荷電粒子に対する発光応答の研究 (2018)
  • Author(s): 白石卓也
  • Organizer: 画像関連学会連合会 第五回秋季大会
• [Presentation] 原子核乾板を用いた宇宙線イメージングのためのミューオンフラックス測定 (2018)
  • Author(s): 干潟紘太郎
  • Organizer: 画像関連学会連合会 第五回秋季大会
• [Presentation] 名古屋大学における原子核乾板自動塗布設備の構築に向けた研究 (2018)
  • Author(s): 杉村昴
  • Organizer: 画像関連学会連合会 第五回秋季大会
• [Presentation] メニーコアCPU時代の素粒子飛跡再構成ソフトウェアの高速化 (2018)
  • Author(s): 駒谷良輔
  • Organizer: 画像関連学会連合会 第五回秋季大会
• [Remarks] 名古屋大学F研究室ホームページ
  • URL: https://flab.phys.nagoya-u.ac.jp/2011/
• [Remarks] 名古屋大学 F研究室 ホームページ
  • URL: http://flab.phys.nagoya-u.ac.jp/2011/