インジウムを用いた陽子・陽子核融合反応からの太陽ニュートリノ観測装置の開発

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13440066
• Research Institution: Miyagi University of Education
• Principal Investigator: 福田 善之 宮城教育大学, 教育学部, 助教授 (40272520)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 森山 茂栄 東京大学, 宇宙線研究所, 助手 (50313044) ; 太田 忠之 宮城教育大学, 教育学部, 教授 (10054363) ; 千葉 芳明 宮城教育大学, 教育学部, 教授 (40113881) ; 塩澤 真人 東京大学, 宇宙線研究所, 助手 (70272523)
• Keywords: ニユートリノ / ニユートリノ振動 / 太陽ニュートリノ / スーパーカミオカンデ / インジウム / ppニュートリノ / 半導体検出器

Research Abstract

本年度は昨年度に開発・試作したFeドープ型の高抵抗半絶縁InP接放射線半導体検出器の特性および性能評価を行った。素子基盤の大きさは一片が3mmと6mm角で浜松ホトニクスに制作を依頼した。まず、昨年度にも実施した基板自身に含まれるウラン・トリウム系列のバックグラウンドを再測定するために、神岡地下観測所に既設の極低バックグラウンド用ゲルマニウム高感度γ線検出器を用い、長時間の測定により精密なバックグランド量を評価した。その結果、素子基盤1枚当りのウラン・トリウムは各々5×10^<-11>g/gおよび3×10^<-11>g/gの上限値が得られ、素子のアクティビティは非常にクリーンであった。次に、半導体検出器の電圧-電流測定を常温、-25度、-40度の3条件で測定した。3mm検出器では200Vで各々3.6μA、0.09μA、0.02μAが得られ、ほぼ予想通りの特性であった。次に^<241>Amからの5.486MeVのα線と^<137>Csからの662keVのγ線を使い、3mmおよび6mm検出器の各々6個のサンプルに関し放射線測定を行った。α線による信号は各々5個のサンプルで観測できたが、信号の大きさは一定ではなかった。そこで、最も信号の大きいサンプルに関し更に詳細な測定を行った結果、3mm検出器では順方向に+900Vまで電圧が印可可能で電荷収集効率(CCE)は約37%、また6mm検出器でも900Vの印可電圧でCCEは31%が得られた。これは、英国の研究グループが得た結果に対し半分程度であった。原因は英国グループのサンプルは厚さが350μmであるのに対し我々は500μmであることと、電極の接合が最適化していないことに起因していると考えている。一方、γ線の測定ではいずれの検出器でも信号を観測できなかった。理由は、α線は検出器の表面約20mmでエネルギーを失うことからその領域のCCEが37%であるのに対し、γ線は厚さ500μmの検出器領域内でほぼ一様に反応することから、平均的なCCEは低く信号が小さくなり、電気ノイズに埋もれていると考えられている。CCEを改善するために、より高電圧を印可するために冷却する素子の開発と電極をショットキ型で接合する素子の開発を行う予定である。

Research Products

• [Publications] S.Fukuda, Y.Fukuda, 他スーパーカミオカンデコラボレーション: "Determination of Solar Neutrino Oscillation Parameters using 1496 Days of Super-Kamiokande-I Data"Physics Letter B. 539. 179-187 (2002)
• [Publications] Yoshiyuki Fukuda: "Status of Solar Neutrino Observation at Super-Kamiokande"Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A. (発表予定).