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2003 年度 実績報告書

インジウムを用いた陽子・陽子核融合反応からの太陽ニュートリノ観測装置の開発

研究課題

研究課題/領域番号 13440066
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, 助教授 (40272520)

研究分担者 森山 茂栄  東京大学, 宇宙線研究所, 助教授 (50313044)
太田 忠之  宮城教育大学, 教育学部, 教授 (10054363)
千葉 芳明  宮城教育大学, 教育学部, 教授 (40113881)
塩澤 真人  東京大学, 宇宙線研究所, 助手 (70272523)
キーワードニュートリノ / ニュートリノ振動 / 太陽ニュートリノ / スーパーカミオカンデ / インジウム / ppニュートリノ / 半導体検出器
研究概要

昨年度に開発した36m^2×500μmの半絶縁型インジウム・リン(InP)半導体検出器(ペルチェ素子無)について、新規に購入した最大印可電圧3kVのバイアス電源を用いて放射線源による再測定を行った。^<241>Amのアルファ線による応答では、室温22度においてバイアス電圧が1.2kV以上で明らかなシングルピークが観測された。従って、電荷収集効率(CCE)の電圧依存性を測定した結果、バイアス3.0kVにおいてCCEが80%に達していると結論を得た。但し、電子・ホール対を生成するための平均エネルギーは、一般的に使用されている4.2eVではなく1.03eVを使用した。この値はSiダイオードによる実験装置のCCEのキャリブレーションの結果から得られた。従って通常のエネルギーの約1/3以下で電荷が生じていることになり、世界初の実測データが得られた。一方、γ線源による測定では常温では光電ピークおよびコンプトン端の観測には至らなかった。これは検出器の有効領域(μτV/d:μはキャリアー移動度、τはトラップによる寿命、Vはバイアス電圧、dは検出器の厚さ)が少ないためと考えられた。そこで、^<137>Csの662keV単色γ線を用いて、コンプトン電子による電荷分布をデータとシミュレーションで比較した。X^2検定の結果では100μm以下と得られた。これは検出器の厚さが500μmに比べ小さく、予想通りの結果であった。但し^<57>Coからの122keVγ線を使用すれば光電ピークが観測できると考えられるが、常温の測定では熱雑音により不可能である。そこで、現在ペルチェ素子に装着したInP検出器を冷却して観測を行っている。冷却では水蒸気氷結による表面漏電流が別の雑音を生じるため、新たに専用の真空チャンパーとオイルレスのダイヤグラム式真空ポンプを購入した。現在、真空状態の試験を行っており、試験終了後に真空環境下において-40度まで冷却した測定を行う予定である。予備的な測定では-20度での雑音レベルは室温に比べ一桁以上減少しており、また^<137>Csのコンプトン電子の電荷分布からCCEの改善も見えていることから、低温化による有効領域の拡大が非常に期待される。

  • 研究成果

    (3件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (3件)

  • [文献書誌] S.Fukuda, Y.Fukuda他スーパーカミオカンデコラボレーション: "Precise Measurement of the Solar Neutrino Day/Night and Seasonal Variation in Super-Kamiokande-I"Physical Review D. 69. 11104-11108 (2004)

  • [文献書誌] Y.Fukuda: "Status of solar neutrino observation at Super-Kamiokande"Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A : Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 503. 114-117 (2003)

  • [文献書誌] S.Fukuda, Y.Fukuda他スーパーカミオカンデコラボレーション: "The Super-Kamiokande detector"Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A : Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 501. 418-462 (2003)

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公開日: 2005-04-18   更新日: 2016-04-21  

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