Search for neutrinoless double beta decay with a Xenon gas detector

使用氙气探测器寻找无中微子双贝塔衰变

基本信息

批准号：
20H00159
负责人：
市川温子
金额：
$ 28.54万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

検出器を内包するガス容器の詳細設計を進めた。ガス容器は、内圧9気圧に耐えられ、かつアウトガスを抑えるためステンレス製で円筒と両端の鏡板部からなる構造を持つ。内部で用いる高電圧から容器への放電を防ぐため、高密度ポリエチレン(HDPE)の筒が容器内側に配置される。容器は円筒部でフランジ構造を介して二つに切り分けられる構造とする。信号や電圧供給ケーブルは、気密フィードスルーが取り付けられたポートから容器外側に取り出す。気密フィードスルーは、JIS 10K 80Aフランジで製作するが、鏡板部から80A配管を出してフランジを取り付けると、通すケーブルの長さが長くなり信号伝送に悪影響を与えることが懸念される。そのため、配管を容器内側へ伸ばし、そこへ80Aフランジを取り付けられる構造を設計した。これについて試作器を製作、試験し十分な気密性を有することを確認した。また、二重ベータ崩壊探索で用いる予定の貴重なXe-136ガスを逃さない、フェイルセーフなガス循環系の設計を進めた。容器内部の電場を形成するフィールドケージを設計、試作し、既存の180リットル容器に設置した。直径の異なる２種類のリング電極を高い違いに並べて抵抗で接続した構造である。放電耐性が問題になっていた電離電子検出面について、放電対策を施し、180L容器に設置した。これらの改良により180リットル検出器により1.8MeVガンマ線の光電事象の測定に成功した。解析手法の改良も進み、1.8MeVで半値全幅0.89%のエネルギー分解能を得るとともに、電子のクリアな飛跡パターンの取得に成功した。

我们继续进行包含探测器的气体容器的详细设计。储气罐可承受9个大气压的内部压力，由不锈钢制成，由圆筒和两端镜板组成，以抑制排气。高密度聚乙烯 (HDPE) 管放置在容器内部，以防止内部使用的高压向容器内放电。该容器具有圆柱形部分，可以通过凸缘结构将其切割成两部分。信号和电压供电电缆通过装有气密馈通的端口引出容器。气密馈通采用 JIS 10K 80A 法兰制造，但如果从端板取出 80A 管道并安装法兰，则穿过的电缆长度会变长，这可能会对信号传输产生不利影响。因此，我们设计了一种结构，可以让管道延伸到容器内部，并在容器内安装80A法兰。制造并测试了原型装置，并确认其具有足够的气密性。我们还继续设计了一种自动防故障气体循环系统，该系统不会错过将用于双贝塔衰变搜索的宝贵 Xe-136 气体。我们设计并制作了一个场笼原型，该场笼可在容器内产生电场，并将其安装在现有的 180 升容器中。其结构为两种不同直径的环形电极排列在不同的高度并与电阻相连。对于放电电阻存在问题的电离电子检测面，我们采取了防放电措施，并将其安装在180L的容器中。通过这些改进，我们成功地使用 180 升探测器测量了 1.8 MeV 伽马射线光电事件。分析方法的改进取得了进展，我们在1.8 MeV处实现了0.89%半高宽的能量分辨率，并成功获得了清晰的电子轨迹图案。

项目成果

期刊论文数量（26）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

AXEL実験：ニュートリノを伴わない二重ベータ崩壊探索のための大型キセノンガス検出器の設計

AXEL实验：用于寻找无中微子双β衰变的大型氙气探测器的设计

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
G. Rigon;B. Albertazzi;T. Pikuz;P. Mabey;V.Bouffetier;N. Ozaki;T. Vinci;E.Fallize;Y. Inubushi;N. Kamimura;K. Katagiri;S. Makarov;M. Manuel;K. Miyanishi;S. Pikuz;O.r Poujade;K.Sueda;T. Togashi;Y. Umeda;M. Yabashi;T.Yabuuchi;G. Gregori;R. Kodama;A. Casner;M;菅島文悟
通讯作者：
菅島文悟

Demonstration by 180 L detector

180L探测器演示

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Obara S.;Ban S.;Hirose M.;Ichikawa A.K.;Kikawa T.;Nakamura K.Z.;Nakaya T.;Tanaka S.;Yoshida M.;Iwashita Y.;Sekiya H.;Nakajima Y.;Ueshima K.;Miuchi K.;Nakamura K.D.;Minamino A.;Nakadaira T.;Sakashita K.;中村輝石;菅島文悟;中村和広;吉田将
通讯作者：
吉田将

AXEL実験：大型試作機phase2の最新結果

AXEL实验：大型原型机第二阶段的最新结果