| 研究課題/領域番号 |
20K20926
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分15:素粒子、原子核、宇宙物理学およびその関連分野
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| 研究機関 | 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構 |
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研究代表者 |
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) |
2020-07-30 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2021年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2020年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
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| キーワード | 放射線検出器 / 大強度加速器 / 大強度ビーム / ビームモニタ / 電気光学効果 / 非線形電気光学効果 / 素粒子実験 / 放射線損傷 / 放射線損傷耐性 / ポッケルス効果 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
比較的低いエネルギーでより多くの素粒子現象を実験する手法（大強度加速器実験）が、より高いエネルギーでの素粒子実験と相補的に研究成果をあげている。更に優れた統計精度を実現するためにはビーム強度を上げることが不可欠であり、ビーム検出器の放射線損傷が喫緊の課題となっている。
そこで、既に放射線耐性の限界に達しつつある従来の放射線検出器とは全く異なる新しいアプローチの放射線検出器を電気光学効果を応用して実現することを目指す。電気光学効果は光産業で盛んに応用されている技術であり、これを放射線検出に応用する新しい挑戦は、本研究で目指すビームモニタ実現のみならず、新しい電場検出技術への道も拓く可能性がある。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、大強度加速器におけるビーム検出器の放射線損傷の問題を、従来とは全く異なる動作原理に基づく検出器の開発で克服することを目指す。そこで、大強度ビームによる空間電荷効果が引き起こす微小な電場擾乱を、誘電体の持つ非線形電気光学効果を応用する事でこれを検出し、放射線耐性に優れたビームモニタの実現を目指す。
そこで、非線形電気光学効果を示す誘電体とレーザーを組み合わせた屈折率センサーを製作し、ビーム照射の前に実験室で試験した。その結果、電場変化に伴う屈折率の変化は検知出来たが、ビームモニタとして運用する場合の時間特性を満たさないことが判明した。今後はこの課題の解決が望まれる。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究により、非線形電気光学効果（カー効果）を発現する誘電体による微小な屈折率変化を、レーザーにより光強度を上げることで検知することが出来る可能性を示すことが出来た。残念ながら、大強度ビームモニタとして活用するという本研究の最終目的を達成するには至らなかったが、光産業分野で盛んに利活用されている電気光学効果を、全くの異分野で応用する可能性が見出されたことは大きな意義がある。また、大強度ビームモニタは、高線量被曝量の推定に欠かせない技術であり、今後社会的に課題になることが明らかである、原子炉の廃炉技術開発にも繋がる可能性がある。
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