高空間分解能を持つ細孔型マイクロパターンガス検出器の開発

高空间分辨率孔隙型微图案气体探测器的研制

基本信息

批准号：
22K18125
负责人：
森谷透
金额：
$ 3万
依托单位：
Yamagata University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

中性子はその平均寿命の測定や電気双極子能率の測定など、「標準理論を超える物理」を実験的に検証する方法として利用されている。一方、中性子は元素の原子核と相互作用を起こし、核特有のコントラストを持つ透過像や中性子の散乱・回折パターンを提供する。例えば中性子はH, B, Liなどの軽元素の反応断面積が、Fe, Cu, Pbなどの重元素と比較して大きく、X線とは逆の傾向がある。このため中性子線の物質の透過像を用いた中性子イメージングは、重金属容器中の水や有機物など含水素物質の検出に有効で、高度経済成長期に大量に建設された高架道路や橋、またロケット部品などの大型構造物内部の状態を確認することができる。また、燃料電池内のLiや水分子の移動を可視化する非破壊検査などに大きな期待が寄せられている。したがって、優れた空間分解能と汎用性を併せ持つ中性子イメージング検出器の必要性が高まっている。我々は、薄いガラスに細孔が規則正しく空いたガラスキャプラリープレート（CP）を用いて、微細な電極構造を持つマイクロパターンガス検出器（MPGD）の開発を進めてきた。本研究では、これまでにない高い空間分解能（50 um）を持つ中性子イメージング検出器の実現を目的に、細孔径が25 umでその表面にファネル構造を施したCPを持つ新しいMPGDを開発する。そして、中性子変換材と封入する混合ガスの研究も併せて行い、開発した中性子イメージング検出器の実験現場での研究利用を目指す。本年度は、300 um厚のガラス基板に、直径50 um径の細孔を64 um間隔で規則正しく設けたキャピラリープレートを用いて、JRR-3M MINEビームラインにて実験を行った。その結果、テストチャートを用いた中性子透過画像を取得し、60 umの空間分解能を得た。

中子被用作一种通过实验验证“超出标准理论的物理学”的方法，例如测量中子的平均寿命和电偶极子效率。另一方面，中子与元素的原子核相互作用，提供具有原子核特有的对比度的透射图像和中子散射/衍射图案。例如，中子对 H、B 和 Li 等轻元素的反应截面比对 Fe、Cu 和 Pb 等重元素的反应截面大，这往往与 X 射线的反应截面相反。因此，利用中子束透过物质的透射图像的中子成像对于检测水和重金属容器中的有机物质等含氢物质非常有效，可以检查零件等大型结构的内部状态。人们对能够可视化燃料电池内锂和水分子运动的无损测试也抱有很大的期望。因此，对具有优异空间分辨率和多功能性的中子成像探测器的需求不断增加。我们一直在开发一种具有精细电极结构的微图案气体检测器 (MPGD)，使用薄玻璃中具有规则间隔的孔的玻璃毛细管板 (CP)。在这项研究中，我们将开发一种孔径为25微米、表面具有漏斗结构的CP的新型MPGD，旨在实现具有前所未有的高空间分辨率（50微米）的中子成像探测器。我们还将开展中子转换材料和气体混合物的研究，并致力于在研究场所使用开发的中子成像探测器。今年，我们在 JRR-3M MINE 光束线上进行了实验，使用毛细管板，毛细管板在 300 um 厚的玻璃基板上以 64 um 间隔规则排列直径为 50 um 的孔。结果，使用测试图获得了中子透射图像，并获得了60 um的空间分辨率。

项目成果

期刊论文数量（1）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

ガラスキャピラリープレートを用いた中性子イメージングの開発-IV

玻璃毛细管板中子成像技术的发展-IV

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Michal Roman;Kumar Bhatta and Ewa Szczucka;Sunil Sharma and Kumar Bhatta;Kumar Bhatta and Michal Roman;Kumar Bhatta;森谷透
通讯作者：
森谷透