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薄膜蛍光フィルムを利用した表面バックグラウンド除去技術の開発

公募研究

研究領域宇宙の歴史をひもとく地下素粒子原子核研究
研究課題/領域番号 15H01035
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関大阪大学

研究代表者

吉田 斉  大阪大学, 理学研究科, 准教授 (60400230)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2016年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2015年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワード低バックグラウンド技術 / 薄膜蛍光フィルム / シンチレーション検出器 / 宇宙暗黒物質 / 低バックグラウンド計測技術 / 薄膜傾向フィルム
研究実績の概要

本研究課題では、極低バックグラウンドを必要とする実験的研究課題に共通する問題(表面バックグラウンド)を解決するための新しい検出器材料の開発を目的とする。表面バックグラウンドは、材料の高純度化や洗浄によって低減する方法が一般的であるが、本研究は、「検出器材料表面に発光機能を持った熱可塑性薄膜素材(薄膜発光フィルム)を溶着することでアクティブに表面バックグラウンドを除去する方法」を開発する取り組みである。
高エネルギー実験で広く利用されているポリスチレン(以下、PS)ベースの蛍光素材を利用して、厚さ(25~200μm厚)の薄膜発光フィルムを製作した。発光フィルムの性能評価として、エネルギーあたりの発光量、発光時間特性(発光の減衰時間)、素材の透明度など、光学特性評価を行った。その結果、発光量が10000光子/MeV程度得られ、時定数も10nsecと理想的な性能を得ることができ、薄膜蛍光Filmの開発に成功した。
WIMPs検出器結晶として有望なCaF2結晶とPSベース薄膜発光フィルムの組み合わせを用いて、発光波形の違いによる表面バックグラウンド除去原理の検証を行い、疑似的な表面バックグラウンド信号として、外部からベータ線源を照射しそれぞれの波形を記録、分析して外部から入射されたベータ線事象が高い効率で識別できることも確認でき、原理検証に成功した。
検出器結晶と薄膜フィルムを密着させるため、塩化ビニル系軟化材を用いて添加することで、PSベースの薄膜軟化蛍光フィルムを製作することに成功し、発光検出器材料として汎用性のあるものが開発できたことが大きな成果として挙げることができる。将来の低バックグラウンド化へ向けて材料に含まれる放射性不純物量の分析と、低放射能材料の利用については、地上測定では分析を行ったが、検出限界以下であった。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Low background techniques in CANDLES2015

    • 著者名/発表者名
      K. Nakajima, T. Iida, T.Kishimoto, K. Matsuoka, M. Nomachi, S. Umehara, W. M. Chan, H. Kakubata, X. Li, T. Maeda, T. Ohata, B. Temuge, K. Tetsuno, V.T.T. Trang, T. Uehara, S. Yoshida, K. Morishita, I. Ogawa, K. Sakamoto, Y. Tamagawa, M. Yoshizawa, K. Fushimi, R. Hazama, N. Nakatani, and K. Suzuki
    • 雑誌名

      AIP Conference Proceedings

      巻: 1672 ページ: 110004-110004

    • DOI

      10.1063/1.4928006

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 宇宙暗黒物質探索のための薄膜蛍光フィルムを利用した表面バックグラウンド除去技術の開発2017

    • 著者名/発表者名
      吉田 斉
    • 学会等名
      「極低放射能技術」研究会
    • 発表場所
      岐阜県飛騨市
    • 年月日
      2017-02-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Development of a New Technique to Reject Surface Background by Scintillating Film for Dark Matter Research(Poster)2016

    • 著者名/発表者名
      Xiaolong Li
    • 学会等名
      Revealing the history of the universe with underground particle and nuclear research
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2016-05-11
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 宇宙暗黒物質探索のための薄膜蛍光フィルムを利用した表面バックグラウンド除去技術の開発2016

    • 著者名/発表者名
      李暁龍
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学泉キャンパス
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 薄膜蛍光フィルムを用いた表面バックグラウンド除去技術の開発2016

    • 著者名/発表者名
      李暁龍
    • 学会等名
      「極低放射能技術」研究会
    • 発表場所
      徳島大学
    • 年月日
      2016-03-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2018-03-28  

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