Supersentizing the surface alpha counter for ultra-low background astroparticle experiments

超级传感表面阿尔法计数器用于超低背景天体粒子实验

• 批准号: 21K03586
• 负责人: 平出 克樹
• 金额: $ 2.41万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03586/
• 关键词: 表面アルファ検出器; 宇宙素粒子実験; 極低バックグラウンド

宇宙に大量に存在する暗黒物質と通常の物質との反応を検出しようとする暗黒物質直接探索実験や、ニュートリノを伴わない二重ベータ崩壊の探索実験など、ごく稀な現象を探索する宇宙素粒子実験において、検出器を構成する部材の表面に付着している210Poなどのラドン娘核による表面バックグラウンド事象の低減は共通の課題である。本研究の目的は、次世代の極低放射性バックグラウンド宇宙素粒子検出器の開発を見据えて、現行の極低放射性バックグラウンド表面アルファ検出器のバックグラウンドをハードウェアおよびソフトウェアの両面の改善により1桁以上低減し、部材表面の210Po量に対する感度を0.1 mBq/m2以下まで高めることである。また、表面アルファ検出性能を詳細に検証し、測定方法の改善を行う。2022年度については、これまで測定が難しかった絶縁体サンプルに関して、これまでの測定方法の改善の研究を行った。その中でも、特に絶縁体サンプルが帯電していると観測されるアルファ線のエネルギースペクトルに歪みが生じて正確な測定が行えないため、測定前の絶縁体サンプルの除電方法に焦点を当てて、効果的な除電方法の検討および調査を行ってきた。また、バックグラウンド源を理解するために、サンプル等を設置しない状態での長期測定を行ってバックグラウンドレートやエネルギースペクトルの安定性等の調査を実施してきた。

探索极其罕见现象的宇宙基本粒子，例如试图探测宇宙中大量存在的暗物质与普通物质之间反应的暗物质直接搜索实验，以及搜索不涉及双贝塔衰变的实验在实验中，一个常见的挑战是减少由氡子核（例如 210Po 粘附在探测器组件表面）引起的表面背景事件。本研究的目的是通过改进硬件和软件来改进当前超低放射性背景表面α探测器的背景，着眼于开发下一代超低放射性背景宇宙粒子探测器的目标。就是将元件表面210Po的量减少一个数量级以上，并将灵敏度提高到0.1 mBq/m2以下。我们还将详细检查表面α检测性能并改进测量方法。 2022 财年，我们进行了研究，以改进迄今为止难以测量的绝缘体样品的测量方法。其中，特别是如果绝缘体样品带电，则观测到的α射线的能谱会发生畸变，从而无法进行准确的测量。我们一直在研究和研究静电消除方法。此外，为了了解背景来源，我们在没有安装任何样品的情况下进行了长期测量，以考察能谱的背景率和稳定性。