新たな超高感度マイクロチャネルプレートで拓く粒子・光子検出の新世界

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20H04462
• 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
• 研究代表者: 的場 史朗 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 技師 (80535782)
• 研究分担者: 大下 英敏 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 技師 (00625163) ; 吉川 一朗 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (10311169) ; 瀬谷 智洋 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 准技師 (30563978) ; 吉岡 和夫 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 講師 (70637131) ; 平田 浩一 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 上級主任研究員 (80357855)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: マイクロチャンネルプレート / 中性子 / 極端紫外光 / 二次イオン質量分析 / ミュオン / 放射光

研究実績の概要

本研究では，多種多様な粒子・光子検出に最適化した超高感度マイクロチャンネルプレート(超高感度MCP)を開発する．
MCPの最大検出効率は，検出面の全表面積に対する多数の細孔の全開口面積の比(開口率)とほぼ等しいことが知られている．市販の一般的なMCPでは，機械的強度の制約により開口率は50%-60%であり，検出効率も同程度である．先行研究では，円筒状細孔の粒子入射側にテーパー加工を施して開口部を大きくすることで検出効率が向上することが見いだされている．
本研究開発では，さらなるMCPの高感度化のために，表面構造の最適化や，MCP表面に最適なコーティングや反応材料を塗布することにより，幅広いエネルギー領域における粒子・光子の最大検出効率を100%に引き上げる事を目的としている．イオン・中性子・ミュオン・極端紫外光を用いた計測機器で，上記手法により試作したMCPの実機実証実験を行う．以上により，超高感度MCP仕様の最適化を行う．
最終年度である2022年度では，以下にあげる研究開発を行った．イメージング用素子として抵抗型アノードをMCP後段に設置し，極端紫外光研究施設（UVSOR）BL5Bラインにて紫外放射光のイメージングを行った．ビーム照射位置は精度良く測定され，テーパー型MCPを利用したイメージング装置の基礎が完了した．CsIコーティングされたテーパー型及び通常型MCPを用いて120nmの紫外光における相対的検出効率測定を行った．CsIは潮解性を持つため大気暴露時間に比例して検出効率が低下する．加速器実験では頻繁に大気暴露が生じるためCsI劣化は実験条件を左右する重要な問題であるが，約20時間程度大気暴露後でも通常型MCPより約2.5倍程度検出効率は高く，有用性が確認された．

現在までの達成度 (段落)

令和4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

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [学会発表] テーパー型マイクロチャンネルプレートを用いた高感度紫外光検出 (2023)
  • 著者名/発表者名: 的場史朗(KEK物構研)，岩山洋士(分子研UVSOR)，金安達夫(SAGA-LS)
  • 学会等名: 第36回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
• [学会発表] テーパー型マイクロチャンネルプレートを用いた紫外光の高感度検出 (2022)
  • 著者名/発表者名: 的場史朗(KEK物構研)，岩山洋士(分子研UVSOR)，金安達夫(SAGA-LS)
  • 学会等名: 原子衝突学会第47回年会