| 研究課題/領域番号 |
16340064
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
森 俊則 東京大学, 素粒子物理国際研究センター, 教授 (90220011)
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| 研究分担者 |
春山 富義 高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 教授 (90181031)
寺沢 和洋 早稲田大学, 理工学総合研究センター, 講師 (10329138)
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| 研究期間 (年度) |
2004 – 2005
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| 研究課題ステータス |
完了 (2005年度)
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| 配分額 *注記 |
16,400千円 (直接経費: 16,400千円)
2005年度: 4,500千円 (直接経費: 4,500千円)
2004年度: 11,900千円 (直接経費: 11,900千円)
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| キーワード | 素粒子実験 / カロリメータ / 高純度キセノン / 国際共同実験 / 光電子増倍管 / 液体キセノン / 全吸収型カロリメータ / パルス管冷凍機 / 液相純化 / 極低温液体ポンプ / 高速フラッシュADコンバータ / スイス |
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| 研究概要 |
キセノンを用いた高分解能のカロリメータ開発を進めた。開発を行ったキセノン検出器は放射線検出媒体として液体キセノンを使用し、放射線が入射した際にキセノンから発せられるシンチレーション光を周囲に配置した光電子増倍管(PMT)により計測するもので、液体中に電極などの信号読み出し用の物質を一切配置せず、媒質中の全体積にわたって感度を持つ全吸収型のカロリメータである。
本研究では、千リットル(3トン)級のキセノン検出器の実用化に必要な技術開発を中心に行った
媒体のキセノンは液体であるためその均質さは保障されているが、不純物の混入があるとシンチレーション光の吸収が生じ、特にこのような大型の検出器では高分解能を達成できない。このため不純物除去を行うための純化方法を開発した。特に液相での純化方法の開発に重点をおき、低温液体遠心ポンプとモレキュラーシーブを組み合わせて短時間で純化を行うことに成功した。並行して数百〜千リットルの液体キセノン取扱い時に必要なキセノン輸送技術、コントロール手法、安全対策などの開発を行った。これらは大型キセノン検出器の実用化のためには不可欠である。
検出器性能の評価のためにπ^0中間子崩壊を使用した性能評価試験を行った。この際、PMTの波形データを取り込み、γ線とα線の識別が可能であることを実証した。また、PMT自体の開発も進め、高係数率下でも安定した出力が得られる低温用光電面ならびにベース回路を開発した。この試験で得られたデータを基に検出器シミュレーションコードの開発を行い、検出器データを精緻に再現することに成功した。
液体の状態をモニターするためにアバランシェフォトダイオード(APD)をキセノン中に浸し動作確認を行った。APDは小型ながらも高い量子効率を有しており、これによって、シンチレーション光検出用としてだけではなく、液体中の減衰長のモニターなど今後の幅広い応用に使えることが分かった。
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