| 研究課題/領域番号 |
20H01914
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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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| 審査区分 |
小区分15020:素粒子、原子核、宇宙線および宇宙物理に関連する実験
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| 研究機関 | 信州大学 |
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研究代表者 |
渡邊 圭 信州大学, 繊維学部, 特任准教授 (30737763)
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| 研究分担者 |
橋本 義徳 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 主任技師 (10391749)
西口 創 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 准教授 (10534810)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
14,040千円 (直接経費: 10,800千円、間接経費: 3,240千円)
2022年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2021年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
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| キーワード | ナノファイバー / ポリイミド / 不織布 / グラファイト / ストローチャンバー / 素粒子実験 / ミューオン / 複合材料 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、ナノファイバーおよびポリイミドのグラファイト化技術を応用することで、従来技術では到達できない「膜厚5μm、直径5mm」の超低物質量グラファイトストローを実現する。この超低物質量グラファイトストローを検出器に用いることで、ミューオン電子転換過程(μN→eN)探索(COMET)実験での未踏領域である感度［10-18］の実現が可能となる。これにより世界初のμ-e 転換事象発見の可能性を飛躍的に高め、大型ハドロン衝突型加速器(LHC)実験で得られる結果に別の切り口から得られる知見を組み合わせ、素粒子標準理論を越える新しい物理描象により詳細に迫ることを可能にする。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、ナノファイバー(NF)とポリイミド(PI)のグラファイト化技術を応用することで、従来技術では到達できない「膜厚5μm、直径φ5mm」超低物質量グラファイトストローを実現し、ミューオン飛跡検出器の未踏領域である感度［10-18］に迫ることが目的である。
本年度は、目的に対して(A)：膜厚5μm、直径φ5mmのPINFベースのグラファイトストローの作製及び（B)PIフィルムストローの作製の2つのアプローチを行った。
（A）において、ポリアミック酸（PAA）の分子量の異なる2種類からPINFを製造する条件を最適化し、物性評価を行った。分子量の大きいPAA紡糸溶液を用いて紡糸したPAANF不織布は５μm以下の薄さでありながら４５０℃、１時間のPI化工程においても形態安定性が高いことを確認した。紡糸条件の最適化、熱処理条件の最適化により膜の均一性の高いPINFを得られた。PINFとして単体で形状維持が可能な膜厚３μｍ、目付量０．６ｇ/㎡の超極薄PINF不織布を得た。グラファイト化工程まで行ったサンプルのSEM、FTIR、XRDによる評価によってグラファイト化していることを確認した。
（B）において、PIフィルム膜厚60μm、直径φ3mm、長さ78mmPIストローからグラファイトストローを得た。グラファイト化の工程で極力変形させないための専用治具を作製したが、（A）においては、製造工程での残留応力が大きく、２８００℃までの焼成の工程でひずみが大きくなりやすいことが判明したため、今後、より均一性の高い作製工程の研究開発が必要となる。また作製したグラファイトストローサンプル専用の小型検出器を作製し、検出器としての実現可能性を検証した。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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