2017 Fiscal Year Annual Research Report
陰イオン三次元飛跡検出器を用いた方向に感度を持った暗黒物質探索実験
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17J03537
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
池田 智法 神戸大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2017-04-26 – 2020-03-31
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| Keywords | 暗黒物質 / ガス検出器 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の最大の目的は到来方向の情報を用いて暗黒物質を発見することである。暗黒物質探索実験において、方向情報を取得するデバイスとしてガス検出器が広く用いられているが、検出器の重要な課題となっているのが背景事象の削減である。本年度、この課題を解決することのできる陰イオン三次元飛跡検出器の性能評価を重点的に行った。
陰イオン3次元飛跡検出器では、荷電粒子によって生成された複数の陰イオンを利用して背景事象を除去するため、陰イオンの検出効率が検出器の感度に直結する。ガス純度をモニターすることで陰イオンの信号を慎重に評価した結果、SF6ガスを用いた検出器ではガス中に含まれる水分が陰イオンの生成を妨げることで検出効率が悪化させることが示された。これによって、検出器の長期運転に向けたガス純度の一つの指標が得られたことになる。
また、高エネルギー加速機構で開発された液体アルゴンTPC用の読み出し回路を用いて、小型の陰イオン3次元飛跡検出器の開発を行った。この検出器ではアルファ線のO(100um)の飛跡検出と同時に複数の陰イオンの信号の検出に成功している。ガス検出器において、この二つの測定量の同時検出は初めてのことであり、陰イオン3次元飛跡検出器が暗黒物質探索実験に実際に応用可能であることを示す結果となっている。
検出器の性能を最大限に引き出すため、2016年度から読み出し回路の製作を行っている。本年度、ASICチップの設計とテストチップの生産を行い、チップの評価を行なった。ノイズ量・ダイナミックレンジ・信号増幅量はともに要請値を満足している。この結果をもとに2018年度に大量生産を行う予定である。これによって大型の陰イオン3次元飛跡検出器の製作が可能となる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
検出器の感度とガス純度の相関を発見できたことで、今後の長期運転で必要な一つの指標が得られた。また、小型の検出器の性能評価も大方完遂済みであり、大型検出器開発に必要なパラメータが決定できている。
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| Strategy for Future Research Activity |
完成した読み出し回路を用いて大型の陰イオン3次元飛跡検出器を製作し、長期安定運転の準備を進める。また、研究会に積極的に参加し、自分の研究を発信するとともに、そこで得た知見を自身の研究に還元する。
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