公募研究
本研究の目標であるアクシオン探索実験においてSOIピクセル検出器素子XRPIXの実装基板に含まれる天然由来の放射性同位体からの放射線が主要なバックグラウンドとして観測され検出感度性能を決めてしまうことが前年度研究から分かった。従来の実装基板はガラスエポキシ基板を使用しており、抵抗やキャパシタなどの表面実装部品が載っている。本年度においては実装部品全ての放射線量をGe検出器で測定した。また、放射線と検出器のフルシミュレーションプログラムをGeant4を用いて開発し、Ge測定結果を入力して仮想実験を行い、アクシオン探索実験の予想到達感度を求めることが出来た。この結果を国際会議HSTD11&SOIPIX2017で発表し、論文雑誌Nucl.Instrum.Meth. Aで論文出版された。また更なる感度向上にも取り組んだ。測定からガラスエポキシ基板本体とある種の素材を使用したキャパシタが大きなバックグラウンド源になっていることが判明した。ガラスエポキシ基板はガラス繊維を使用しており、ガラスに天然鉱物が多く含まれることからバックグラウンドが多いことが分かっている。キャパシタに関してはバックグランドが少ない代替品を発見することができた。ガラスエポキシ基板に関してはリジッドフレキシブル基板を用いることでバックグラウンドを低減する方法を考案した。この基板はフレキシブルなポリイミド回路基板と通常のガラスエポキシ回路基板が合体した基板でコネクタを介さずに内部で電気的接合されたものである。ポリイミド基板はガラス繊維を含まず、実測においてもバックグラウンドが小さいことが確認できた。このポリイミド回路基板側にXRPIXを実装してガラスエポキシ基板から遠ざけ、その間に鉛の遮蔽体を置くことによりバックグラウンドを従来比で1/1000程度に低減することが可能になる。この基板の回路設計を完成することが出来た。
平成29年度が最終年度であるため、記入しない。
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Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment
巻: 924 ページ: 448-451
https://doi.org/10.1016/j.nima.2018.07.056
