背景事象識別能力を有する高感度シンチレーターによる宇宙暗黒物質探索

使用可识别背景事件的高灵敏度闪烁体搜索宇宙暗物质

• 批准号: 21H01104
• 负责人: 池田 晴雄
• 金额: $ 10.73万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 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-21H01104/
• 关键词: 宇宙暗黒物質; 極低放射能環境; シンチレーター; NaI; シンチレーションフィルム; NaI結晶

2022年度も宇宙暗黒物質を探索するための高純度NaI結晶の作成と背景事象を感知するためのシンチレーションフィルムを組み合わせた検出器と、シンチレーションフィルムによる性能向上を比較するためシンチレーションフィルムを組み合わせていない検出器の2種類を作成した。シンチレーションフィルムを組み合わせた結晶に関しては、前年度と比較してシンチレーションフィルムの厚さを変更したものを作成した。高純度NaI結晶の作成には、これまで本研究代表者も参画するPICOLON Projectで開発された純化手法を用いた。2021年度に作成したシンチレーションフィルムを組み合わせた検出器については、神岡地下実験室で放射線源によるエネルギーキャリブレーションをおこない様々なエネルギーの線形性の確認を行った。さらに鉛シールド内に設置し長期測定を行うことでNaI結晶の内部に含有される放射性不純物量の測定を行った。その過程で、データ収集回路由来のノイズが観測されていることが判明した。データ収集系の電源にUPSを追加するなどの対策を行ったが改善があまり見られなかった。追加の対策としてデータ収集系とデータ記録装置の電気的な接続を切るための光データ転送回路の導入準備を開始した。そのような状況ではあったが得られた信号波形の解析によって、時間幅の短い光電子増倍管由来のノイズとNaI結晶の発光は明確に区別できることは判明した。

2022年，我们将继续开发结合创建高纯度NaI晶体来寻找宇宙暗物质和闪烁膜来检测背景事件的探测器，以及不结合闪烁膜的探测系统来比较性能闪烁膜引起的改进被创建了两种类型的容器。关于与闪烁膜结合的晶体，我们制作了闪烁膜厚度与去年不同的晶体。为了制造高纯度的 NaI 晶体，我们使用了 PICOLON 项目开发的纯化方法，首席研究员也参与了该项目。对于2021年制造的闪烁膜组合探测器，在神冈地下实验室使用辐射源进行了能量校准，并确认了各种能量的线性。此外，通过将其安装在铅屏蔽内并进行长期测量，我们测量了NaI晶体内所含的放射性杂质的量。在此过程中，发现观察到源自数据收集电路的噪声。我们采取了为数据采集系统供电增加UPS等措施，但并没有看到太大的改善。作为一项附加措施，我们已开始准备安装光学数据传输电路，以断开数据收集系统和数据记录设备之间的电气连接。尽管存在这种情况，对获得的信号波形的分析表明，可以清楚地区分来自光电倍增管的短时噪声和来自 NaI 晶体的光发射。