| 研究課題/領域番号 |
25420901
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 研究機関 | 福井大学 |
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研究代表者 |
玉川 洋一 福井大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40236732)
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| 研究分担者 |
小川 泉 福井大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20294142)
小林 正明 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 名誉教授 (40013388)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | ガドリニウム / シンチレーター / 発光波形 / 入射粒子識別 / ダブルベーター崩壊 |
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| 研究概要 |
平成２５年度は、GAGG結晶を用いた入射粒子識別に関して、小型結晶を用いた実験と大型結晶の設計および大型結晶の製作を行った。併せて、大型結晶の光出力に関する確認実験も行ったのでそれらについて報告する。
１．小型GAGG結晶（シンチレーター）を用いたバックグラウンドデーター収集実験
１cm×１cm×３cmのGSGGシンチレーターの光出力を光電子増倍管で観測し、γ線とα線の典型的な出力信号波形を取得した。その後、放射線源を何も置かない室温状態で、宇宙線をカットするためのプラスチックシンチレーターをベトーカウンターとして作用させてバックグラウンド事象の信号を長時間に渡り取得し、解析を行った。解析ではγ線／α線の典型的波形を基にしたSI（Sape Indicator）法を採用して入射粒子の信号波形による弁別を試みたところ、γ線およびβ線由来のイベントと結晶内部の放射性不純物に由来するα線イベントを0.5%の混在比で明瞭に分離することが可能となった。この結果得られたα線イベントのエネルギースペクトルには、Gd-152由来のα線ピークとトリウム系列のピークが明瞭に描出され、SI法による入射粒子弁別の妥当性が確認された。また、低温時の結晶の光出力特性についても併せて実験を行い評価した。
２．大型GAGG結晶の製作とプレ実験
将来的なGAGG結晶を用いたダブルベータ実験を考慮して、GAGGの大結晶を作製した。設計にあたってはGEANT4シミュレーションにより光読み出しのやりやすさと宇宙線イベントの排除を考慮し、直径50mm長さ120mmの大きさとし、古河機械金属㈱に製作を依頼した。出来上がった結晶に光電子増倍管を接着し、片側読み出しと両側読み出しの両方法により光信号を読み出し、発光の均一性を確認するとともに、光出力信号を取得した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
研究は当初計画していた進度で順調に進行している。小型結晶を用いた常温・低温時のデータ収集は真空槽を用いた実験により、信頼できるデータを得ることができ、解析も現在順調に進んでいる。特に、α線・γ線の入力に対するGAGG結晶の光出力波形には大きな違いが見られ、SI法による解析によって99％以上の確率でイベントを弁別できることが可能となった。また、大型GAGG結晶を制作し予備実験を行い、結晶（シンチレーター）からの光出力の均一性を確認するとともに、室温におけるα線・γ線のイベントの信号波形を収集して、少結晶と同様のα・γ識別が可能であることを確認した。これらの結果から、大型結晶を用いたバックグラウンド事象観測実験を行う準備が整い、H26年度に予定する研究を進めることが可能となっている。
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| 今後の研究の推進方策 |
H25年度は、当初の計画通りの進度で研究が進められたため、今後も当初の計画に従って研究を遂行していく。
H26年度は、H25年度に制作した大型結晶の放射線応答に焦点を当てて、入射粒子弁別能について詳細に実験を行う。また、次年度に向けた中性子応答に関する予備実験も開始する。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
本年度の研究が順調に推移し、研究分担者（小林氏）との研究打ち合わせ・議論がスムーズに進行し、当初予定していた滞在日数より少ない日数で打ち合わせを終了出来たため。
次年度の研究旅費および打ち合わせ旅費に使用する。
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