Development of sub-micron track search method for dark matter recoil nuclei with luminescence of nano-semiconductors in nuclear emulsion

核乳剂中纳米半导体发光暗物质反冲核亚微米径迹搜索方法的发展

基本信息

批准号：
21K13949
负责人：
白石卓也
金额：
$ 3万
依托单位：
Toho University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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

项目摘要

超微粒子原子核乾板NITは、暗黒物質候補WIMPによって期待される飛程約100nmの反跳原子核の方向を検出するために開発された超高分解能飛跡検出器である。NIT中の半導体AgBr:Iナノセンサーには飛跡が記録されるが、それと同時にAgBr:Iセンサー内では高効率な発光が起こる。本研究課題ではこの発光現象に着目し、反跳原子核の飛跡を発光からトリガーすることで、光学顕微鏡でのナノスケール飛跡探索の解析速度限界を超えた探索方法の確立を目指している。2022年度は、引き続き反跳原子核の疑似信号として低速イオンに対する発光の基礎研究を行うために、神奈川大学のイオン注入装置を用いた測定系の開発を行った。2021年度に導入した独自設計した発光分析用チャンバーを用い、光電子増倍管と分光器による単光子レベルでの発光スペクトル測定、照射位置を変えるための2軸駆動系付きイオンマスク、イオンドーズ量モニターなどの開発を行った。高真空中における液体窒素でのサンプル冷却に課題があったが、サンプルマウント部分の治具を再設計し問題なく冷却することに成功した。今後、イオンと背景事象として考えられるβ線の発光特性の違いを精密に調べ、波形や発光スペクトルからの粒子弁別について評価していく予定である。また並行して、NIT中のゼラチンに含まれるC14由来のβ線自体を低減させるために、代替の高分子ポリマーとしてポリビニルアルコール（PVA）のみを用いたNITの開発も行っている。これによって、C14を従来の24 Bq/kgから測定限界以下の10 mBq/kg以下まで低減させることに成功した。重粒子線を用いて飛跡としての検出能力を持つことは確認できたが、一方で、感度が低い、ノイズの増加などの問題があり、実用化のためには脱塩水洗の方法に課題が残っている。

Ultrafine颗粒核干板NIT是一种超高分辨率轨道检测器，该轨道探测器可检测带有大约100 nm范围的后退核的方向，这是深色物质候选wimp的预期。轨道记录在NIT中的半导体AGBR：I纳米传感器中，同时，AGBR：I传感器内发生了高效的光发射。该研究主题侧重于这种发光现象，旨在建立一种搜索方法，该方法通过触发发射从发射触发后退核的轨道，超过纳米级轨迹搜索的分析速度限制。在2022财年，我们继续使用卡纳那川大学的离子植入器开发一个测量系统，以便对慢离子的光发射作为后退核的伪信号进行基础研究。使用光电层管和光谱仪，具有两轴传动系统的离子掩码来改变辐照位置，并使用光电层管和光谱仪，使用了2021年引入的独特设计的发光光谱室，开发了单光子水平发射光谱。尽管用液氮在高真空中冷却样品方面存在挑战，但重新设计了样品安装部分中的夹具，并成功进行了冷却，没有任何问题。将来，我们将对β射线的发射特性差异进行精确研究，β射线的发射特性差异被认为是背景事件，并评估了与波形和发射光谱的粒子歧视。此外，同时，为了减少NIT明胶中包含的C14衍生的β射线，NIT仅使用聚乙烯醇（PVA）作为替代聚合物聚合物开发。这已成功将C14从常规的24 bq/kg降低到低于10 MBQ/kg以下，低于测量限。据证实，重离子束的检测能力可用于检测轨道，但另一方面，存在诸如低灵敏度和噪声增加之类的问题，而去矿化的水洗方法实际使用仍然存在问题。

项目成果

期刊论文数量（4）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

超微粒子原子核乾板を用いた環境中性子測定(2)～グランサッソランの物理解析～

使用超细粒子核乳胶板进行环境中子测量（2）～格兰萨索兰的物理分析～

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
白石卓也;赤松咲耶;中竜大;浅田貴志;小林龍太;佐伯加奈;森崎紘明;佐藤修;久下謙一
通讯作者：
久下謙一

超微粒子原子核乾板を用いたグランサッソでの環境中性子測定

使用超细核乳剂板在格兰萨索进行环境中子测量

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
白石卓也;赤松咲耶;中竜大;浅田貴志;V. Tioukov;G. Rosa;小林龍太;G. De Lellis;佐藤修;久下謙一;他NEWSdmコラボレーション
通讯作者：
他NEWSdmコラボレーション

低速イオン照射による数十nmのAgBr:I結晶中での飛跡形成及び発光の研究

慢离子辐照研究数十纳米 AgBr:I 晶体的径迹形成和发光

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
白石卓也;赤松咲耶;中竜大;浅田貴志;小林龍太;佐伯加奈;森崎紘明;佐藤修;久下謙一;白石卓也
通讯作者：
白石卓也

グランサッソ研究所での超微粒子原子核乾板を用いた環境中性子スペクトル測定

格兰萨索研究所使用超细颗粒核乳胶板进行环境中谱测量

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
白石卓也;赤松咲耶;中竜大;浅田貴志;V. Tioukov;G. De Lellis;G. Rosa;小林龍太;佐伯加奈;陳夏姫;ダウディ由莉香;N. D'Ambrosio;A. Alexandrov;佐藤修;他NEWSdmコラボレーション
通讯作者：
他NEWSdmコラボレーション