広視野ガンマ線カメラによるブラックホールからの熱的ガンマ線放射の探索

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14079203
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 谷森 達 京都大学, 大学院・理学研究科, 教授 (10179856)
• 研究分担者: 身内 賢太朗 京都大学, 大学院・理学研究科, 助手 (80362440) ; 窪 秀利 京都大学, 大学院・理学研究科, 助手 (40300868)
• キーワード: 核ガンマ線 / ブラックホール / コンプトン散乱 / ガス増幅検出器 / コンプトンカメラ / TPC / 気球実験 / ガンマ線イメージング

研究概要

Micro Pixel Gas Chamber(MPGC)を用いてコンプトン反跳電子の方向を測定する手法を用いてガンマ線の到来方向を決定できる検収器を製作 気球に搭載して実証観測を行なう。
11cm角MPGCの電極の3次元シミュレーション法を確立し、電極の改良を実行。利得3倍の向上が得られ、安定性も向上。ピクセル不良率も3%程度から0.1%と大幅に改善し、一様性も±7%と圧倒的な改善に成功した。30cm角の大型MPGCの製作法の開発を始めた。この成果により利得6000以上の利得で安定して動作するμTPCが実現した。またアンプチップの利得改善を行ない、利得の2倍以上の改善が見られた。これらの成果を組み合わせることで散乱電子の検出効率を数十倍改善することに成功した。
昨年製作した10cm角NaIを25本のPMTアレイで読みだすアンガカメラのエネルギー校正法を確立し、常時エネルギー分解能、位置分解能、半値幅で各々10\%,4mm(500keV)の性能を得た。ピクセルシンチレータに対応するため400個の5mm角フォトダイオード400個を合わせたアレイおよび、5m角ピクセルCsIの10cm角アレイの評価システムの構築し、現在評価測定を行なっている。現在、シンチレータ部の精密なシミュレーションを製作中であり、実際の測定データをインプットして、最終的な光検出器とシンチレータの組合せを検討している。
昨年製作した10cmμTPCとアンガカメラを組合せたガンマカメラに上記の改良を行ない、検出効率を数十倍改善し、定量的な評価が行なえるようになった。角度分解能も10度程度と検出器能力から推定される値に近い能力を得ることが出来、検出器の理解がほぼ正しいことがわかってきた。また、この精密な3次元荷電粒子飛跡能力を用いて、暗黒物質散乱方向検出実験、時分割中性子画像装置など新しい実験提案を行ない、それぞれの分野で高い評価を得た。

研究成果

• [文献書誌] T.Tanimori, H.Kubo, K.Miuchi, 他: "MeV Gamma-Ray Imaging Detector with micro-TPC"New Astronomy Reviews. 48. 263-268 (2004)
• [文献書誌] K.Miuchi, H.Kubo, T.Tanimori, 他: "Performance of the micro-TPC for the time-resolved neutron PSD"Nuclear Instruments & Methods in Physics Research A. 517. 219-225 (2004)
• [文献書誌] T.Tanimori, H.Kubo, K.Miychi, 他: "Detecting the WIMP-wind via spin-dependent interactions"Physics Letters B. 578. 241-246 (2004)
• [文献書誌] R.Orito, T.Tanimori, H.Kubo, K.Miuchi, 他: "A novel design of the MeV gamma-ray imaging detector with Micro-TPC"Nuclear Instruments & Methods in Physics Research A. 513. 408-412 (2003)
• [文献書誌] T.Nagayoshi, H.Kubo, K.Miuchi, T.Tanimori, 他: "Performance of large area Micro Pixel Chamber"Nuclear Instruments & Methods in Physics Research A. 513. 277-281 (2003)
• [文献書誌] H.Kubo, K.Miuchi, Toru Tanimori, 他: "Development of the time projection chamber with micro pixel electrodes"Nuclear Instruments & Methods in Physics Research A. 513. 94-98 (2003)