微細加工技術を用いた高分解能ガスハイブリッド型光・荷電粒子画像検出器の開発

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10308022
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 中沢 正治 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (00010976)
• 研究分担者: 福田 大治 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (90312991) ; 河原林 順 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助手 (80283414) ; 高橋 浩之 東京大学, 人工物工学研究センター, 助教授 (70216753)
• キーワード: 光 / イオンビーム / 荷電粒子 / X線 / 2次電子放出 / 放射光 / MSGC

研究概要

電子ビーム・イオンビームを用いる最近の最近の加工技術はすでに10nm程度の像分解能に達しており、単電子デバイスや原子スケールの現象をとらえるのに十分な性能を有している。本研究では微細加工技術を用いて、ガス検出器と2次電子放出の原理を組み合わせたハイブリッド型の構造により信号増幅を行い、高位置分解能の位置検出器を開発することを目的としている。本年度は、ガス検出器の部分について昨年度新たに考案した高位置分解能と高増幅度を両立させる新しいグリッド制御型のMSGCについて、設計・試作を行ない、高エネルギー加速器研究機構の放射光を用いて性能評価実験を行った。この結果、極めて均質な特性をもった検出器が実現できることが分かり、5.9keVのX線に対するエネルギー分解能は14%(FWHM)となり、10^6cps/mm^2程度までの強度で動作が可能であることが分かった。また、放射線医学総合研究所のHIMACにおいて10^4CPS/mm^2程度までの強度でAr,Neイオンビームの直接照射を行なったところ、ガス増幅度数千と高い増幅度で動作させたにも関わらずプレートの損傷はおきず、従来のMSGCの問題点をほぼ解決する検出器が製作できることが分かり、アノードピッチ400μmの検出器を増幅度10^4以上で安定に動作させることができた。これらの成果は、Imaging-2000およびIEEE Nuclear Science Symposiumの2つの国際学会において、発表した。また、位置読み出し法については、フローティングパッドを介してガラス基板の裏面から読み取る方法を考案し、基礎的な実験で位置検出が可能であることを確認した。

研究成果

• [文献書誌] M.Inoue,D.Fukuda,H.Takahashi,M.Nakazawa,J.Kawarabayashi,Y.Hirata,T.Numazawa,T.Haga: "Development of new position sensitive electron multiplication device fabricated by LIGA process"Microsystem technologies. 6,No.3. 90-93 (2000)
• [文献書誌] H.Takahashi,K.Mori,K.Yokoi,D.Fukuda,M.Nakazawa,K.Hasegawa: "Development of a new multi-grid type microstrip gas chamber"Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A.
• [文献書誌] H.Takahashi,T.Watanabe,D.Fukuda,K.Mori,A.Kimura,E.Takada,M.Nakazawa: "Position readout of MSGC by position encoding into signal pulses"IEEE Transactions on Nuclear Science. 47,No.6. 2003-2006 (2000)
• [文献書誌] H.Takahashi,K.Yokoi,K.Yano,D.Fukuda,M.Nakazawa,K.Hasegawa: "Development of a multi-grid type MSGC with pad readout"Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A.