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InP太陽ニュートリノプロトタイプ測定器を用いた制動輻射バックグラウンドの研究

研究課題

研究課題/領域番号 17340065
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
研究機関宮城教育大学

研究代表者

福田 善之  宮城教育大学, 教育学部, 准教授 (40272520)

研究分担者 森山 茂栄  東京大学, 宇宙線研究所, 准教授 (50313044)
塩澤 真人  東京大学, 宇宙線研究所, 准教授 (70272523)
小汐 由介  東京大学, 宇宙線研究所, 助教 (80292960)
研究期間 (年度) 2005 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
15,980千円 (直接経費: 15,500千円、間接経費: 480千円)
2007年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2006年度: 6,900千円 (直接経費: 6,900千円)
2005年度: 7,000千円 (直接経費: 7,000千円)
キーワード太陽ニュートリノ / ニュートリノ振動 / 放射線検出器 / 素粒子実験 / 太陽物理学 / 半導体検出器 / ニュートリノ震動
研究概要

住友電気工業製のVCZ法で結晶成長させた半絶縁性InP基板を用いて、7mm×7mm×200μmおよび10mm×10mm×200μmのペルチェ冷却型並びに冷媒冷却型検出器を試作した。ペルチェ型では冷却温度が不安定であったが、ドライアイス冷却では安定し、バイアス電圧500Vにおいて^<57>Coからの122keV、^<133>Baからの81keV、^<241>Amからの60keVのガンマ線を高検出効率で観測可能であった。
その結果、観測電荷量とシミュレーションの比較から、電荷収集効率が100%の光電ピークとともに空乏層外からキャリアがドリフトして電荷収集されたと思われるピークが観測され、後者が圧倒的な観測量となった。エネルギー分解能は、空乏層による100%電荷収集では5%@122keVの性能を得たが、ドリフトして収集したピークでは20%程度であった。また、電子・ホールの生成エネルギーは3.5eVという結果になり、従来の4.2eVより小さい値であることがわかった。また、本検出器を用いて^<115>Inの自然β崩壊スペクトルと、その制動輻射バックグラウンド測定実験を行なった。InP検出器とCsI検出器を対面で配置し、鉛と無酸素銅の遮蔽体内に設置した。InP検出器では10時間の測定より想定数以上の事象が観測され、β事象以外に低エネルギー側に振動によるノイズと10^<-10>g/gという微量ながら^<60>Feによるβ事象が含まれる事がわかった。一方、CsI検出器では100keV以下に50事象程度が観測された。この事象は、CsI中に含まれるU/Th系列の崩壊核がβ線とγ線を同時放出し、γ線はInPでβ線はCsIで観測するシミュレーションが実験結果を再現した。従って、InPからの制動輻射事象は2事象程度と予測する計算結果と合致する結果を得て、制動輻射が影響しないことを確認することができた。

報告書

(4件)
  • 2007 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2006 実績報告書
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2008 2007 2006 2005 その他

すべて 雑誌論文 (14件) (うち査読あり 8件) 学会発表 (9件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Development of InP detector for pp/7Be solar neutrino observation2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Fukuda
    • 雑誌名

      IoP Journal (proceedings of TAUP2007) 120

    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of InP detector for pp/7Be solar neutrino observation2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Fukuda
    • 雑誌名

      IoP Journal : Conference Serise (proceedings of HEP2007) 110

    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of InP detector for pp/7Be solar neutrino observation2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Fukuda
    • 雑誌名

      Proceedings for TAUP2007 to IoP Journal (Submitted)

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [雑誌論文] Search for Supernova Neutrino Burst at Super-Kamiokande2007

    • 著者名/発表者名
      M. Ikeda, A. Takeda, Y. Fukuda, 他
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal 669

      ページ: 519-529

    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Search for Supernova Neutrino Burst at Super-Kamiokande2007

    • 著者名/発表者名
      M. Ikeda, A. Takeda, Y. Fukuda 他
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal 669

      ページ: 519-529

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Search for Supernova Neutrino Burst at Super-Kamiokande2007

    • 著者名/発表者名
      M. Ikeda, A. Takeda, Y. Fukuda他
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal 669(未定)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Solar neutrino measurements in Super-Kamiokande-I2006

    • 著者名/発表者名
      Super-Kamiokande Collaboration
    • 雑誌名

      Physical Review D 73

      ページ: 112001-33

    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要 2006 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] On-site underground background measurement for the KASKA reactor-neutrino experiment2006

    • 著者名/発表者名
      H. Furuta, K. Sakuma, M. Aoki, Y. Fukda, 他
    • 雑誌名

      Nuclear Instrument and Methods in Physics Research A568

      ページ: 710-715

    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] On-site underground background measurements for the KASKA reactor-neutrino experiment2006

    • 著者名/発表者名
      H. Furuta, K. Sakuma, M. Aoki, Y. Fukuda他
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics ResearchA 568

      ページ: 710-715

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Solar neutrino measurements in Super-Kamiokande-I2006

    • 著者名/発表者名
      J.Hosaka, K.Ishihara, 他スーパーカミカンデコラボレーション
    • 雑誌名

      Physical Review D (投稿中)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Evidence of Muon Neutrino Oscillation in an Accelerator-Based Experiment2005

    • 著者名/発表者名
      K2K Collaboration
    • 雑誌名

      Physical Review Letters 94 94

      ページ: 81802-81802

    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Measurement of Atmospheric Neutrino Oscillation Parameters by Super-Kamiokande-I2005

    • 著者名/発表者名
      Super-Kamiokande Collaboration
    • 雑誌名

      Physical Review D 71

      ページ: 112005-112005

    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evidence for muon neutrino oscillation in an accelerator-based experiment2005

    • 著者名/発表者名
      E.Aliu, 他K2Kコラボレーション
    • 雑誌名

      Physical Review Letters 94

      ページ: 81802-81807

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] A Measurement of Atmospheric Neutrino Oscillation Parameters by Super-Kamiokande I2005

    • 著者名/発表者名
      Y.Ashie, 他スーパーカミオカンデコラボレーション
    • 雑誌名

      Physical Review D 71

      ページ: 112005-112037

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [学会発表] インジウムを用いた太陽ニュートリノ半導体検出器の開発IX2008

    • 著者名/発表者名
      福田 善之
    • 学会等名
      日本物理学会 第63回年次大会
    • 発表場所
      近畿大学
    • 年月日
      2008-03-24
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] インジウムを用いた太陽ニュートリノ半導体検出器の開発IX2008

    • 著者名/発表者名
      福田 善之
    • 学会等名
      日本物理学会第 63回年次大会
    • 発表場所
      近畿大学
    • 年月日
      2008-03-24
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] インジウムを用いた太陽ニュートリノ半導体検出器の開発VIII2007

    • 著者名/発表者名
      福田 善之
    • 学会等名
      日本物理学会 第62回年次大会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2007-09-24
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書 2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Development of InP detector for pp/7Be solar neutrino measurement2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Fukuda
    • 学会等名
      International Conference on Topics in Astroparticle and Underground Physics 2007 (TAUP2007)
    • 発表場所
      仙台市民会館
    • 年月日
      2007-09-14
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Development of InP detector for pp/7Be solar neutrino measurement2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Fukuda
    • 学会等名
      International Conference on Topics in Astroparticle and Underground Physics 2007
    • 発表場所
      仙台市民会館
    • 年月日
      2007-09-14
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Development of InP detector for pp/7Be solar neutrino measurement2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Fukuda
    • 学会等名
      International Europhysics Conference on High Energy Physics (HEP2007)
    • 発表場所
      マンチェスター大学
    • 年月日
      2007-07-22
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] インジウムを用いた太陽ニュートリノ半導体検出器の開発VII2006

    • 著者名/発表者名
      福田 善之
    • 学会等名
      日本物理学会 2006年秋季大会
    • 発表場所
      奈良女子大学
    • 年月日
      2006-09-21
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] インジウムを用いた太陽ニュートリノ半導体検出器の開発VI2006

    • 著者名/発表者名
      福田 善之
    • 学会等名
      日本物理学会 第61回年次大会
    • 発表場所
      愛媛大学
    • 年月日
      2006-03-30
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] インジウムを用いた太陽ニュートリノ半導体検出器の開発V2005

    • 著者名/発表者名
      福田 善之
    • 学会等名
      日本物理学会 2005年秋季大会
    • 発表場所
      大阪市立大学
    • 年月日
      2005-09-15
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [備考]

    • URL

      http://masamune.miyakyo-u.ac.jp

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

URL: 

公開日: 2005-04-01   更新日: 2016-04-21  

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