2019 Fiscal Year Annual Research Report
Study of Nuclear Emulsion production for precise measurements of neutrino properties
| Project Area | Exploration of Particle Physics and Cosmology with Neutrinos |
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| Project/Area Number |
18H05541
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
佐藤 修 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 助教 (20377964)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
有賀 智子 (古川) 九州大学, 基幹教育院, 助教 (00802208)
森島 邦博 名古屋大学, 理学研究科, 特任助教 (30377915) [Withdrawn]
渋谷 寛 東邦大学, 理学部, 教授 (40170922)
青木 茂樹 神戸大学, 人間発達環境学研究科, 教授 (80211689)
小松 雅宏 名古屋大学, 教養教育院, 准教授 (80345842)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2023-03-31
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| Keywords | 原子核乾板 / エマルジョン / エマルション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
名古屋大学F研究室内に既存の原子核乳剤製造装置に比べ10倍生産量の原子核乳剤装置群の建設を目的に推進している。富士フィルムOBの大関勝久、桑原謙一、両氏を交え名古屋大学F研の構成員とで進行状況を2週間に一度の会議で確認しつつ装置の建設を行っている。2019年度は原子核乳剤の臭化銀結晶生成を担うメインタンク部分の建設・一バッチの乳剤を制作した。これにより、荷電粒子に対する感度、ノイズ量を確認し、従来の製造装置で作成されたものに比べ同等であることを確認した。
乳剤製造では純水を用いるためイオン交換樹脂による純水装置を導入、メインタンクに原料となる硝酸銀、臭化銀を精密に入れるシリンダーピストンの条件出しを修士学生と名大装置開発室技官の伊藤氏で行った。同時にメインタンクの液温をコントロールし時間とともに目的の温度に追従するようにPID制御条件を調整した。2019年の年末までにメインタンクとその後の余分なイオンを除く（脱塩）水洗タンク、原子核乳剤の感度増加のための化学増感（後熟）タンクの整備を行った。また1回の乳剤製造プロセスで排出される廃液処理の合理化、廃液タンク類の整備を行った。メインタンクでのプロセスができるようになった。
年末にメインタンクで作成した原子核乳剤の脱塩、後熟を既存の装置で行うことでメインタンクでの臭化銀作成が既存のものに対してそん色ないこと結晶の大きさおよび原子核乾板としての荷電粒子に対する感度で示した。その後メインタンクから水洗タンク、さらに熟成タンクへの原子核乳剤の液送パイプの配管設計・敷設を行い、純水での液送試験を始めるところである。生成途中の原子核乳剤の銀電位測定系の整備、廃液系統の整備を進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
新規開発したメインタンクによる臭化銀結晶作成試験で既存の装置と同等の結晶が作成でき、原子核乾板にして荷電粒子の感度が既存装置によるものと同等であることが確認できている。メインタンクでのプロセス以降の脱塩タンク、熟成タンクの設置まで済んでおり、個別の稼働テストが間もなく開始できる状態になっている。プロセスのタンク間の原子核乳剤の移液に関して配管設計と一部の敷設が完了しており、間もなく一連の移液試験を行うところであり2020年度内の量産体制の確立は可能である。
また原料の配合・調液のための設計を開始しはじめ大量生産に合わせて調液室の整備を行う。これには富士フィルムOBの桑原氏が担当することで問題なく整備ができる。廃液処理の大学内処理の担当部局及び廃液業者との議論、廃液のペーハー測定、有害物質の分析を済ませおり、大きな問題は見つかっていない。作成された原子核乳剤の保存庫の整備も始めており大量生産に同期して稼働させることで対応する。原子核乾板の塗布装置の整備も進んでおり原子核乾板の供給体制の構想が形になってきている。
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| Strategy for Future Research Activity |
メインタンクでのプロセス後の脱塩タンク、熟成タンクでのプロセスの個別試験を行う。その後タンク間の移液の手順の確認を行い、問題点があれば改良し一連のプロセスを通して行うことを2020年度の最初に行う。この際に装置群の設置されている暗室を完成させる。一連のプロセスにより作成された原子核乳剤を塗布し原子核乾板としての性能を荷電粒子に対する感度、ノイズ特性を測定して行う。さらに初期性能だけではなく長期試験を行い感度劣化性能を既存の装置で作成されたものと比較し問題のないことを確認する。原料の調合室を整備し、調合マニュアルの作成を行う。作成後の乳剤保管庫を整備し大量生産試験に移る。乳剤の塗布はまずベース基材のコロナ放電加工試験を完了し、小規模な塗布試験から始め、平置きタイプの塗布装置完成を目指して乾燥のための温度・送風スピードの調整を行う。一方で2021年度より稼働する予定の次世代高速飛跡読み取り装置（HTS-II）では光学特性が変わることが予想されるため、読み取り効率の良い原子核乾板のレシピ(特に臭化銀のサイズの最適化)を作り上げ、実際にニュートリノ実験で原子核乾板を使うユーザーとなる分担研究者には各実験での使用条件に耐える原子核乾板になっているか、少量のサンプルで試験をしてもらい感度や経時特性をフィードバックをもらう予定である。また原子核乾板の長期特性の改善は全ての原子核乾板を用いる研究に重要であるため研究期間を通して継続して行う。
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