ナノカーボンを用いた飛跡検出器の開発

使用纳米碳开发径迹探测器

基本信息

批准号：
18654042
负责人：
長谷川庸司
金额：
$ 2.05万
依托单位：
Shinshu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

陰極面(ナノカーボン面)に微小突起を形成した放射線検出器を作成し,性能評価を行った。微小突起の形成は,信州大学工学部内長野市ものづくり支援センター(UFO長野)にある(株)ディスコのダイシングソーを用いて行なった。FR4板上に約100μmのカーボンを含んだ樹脂を塗布し,ダイシングソーにより表面を切削することにより,微小突起を形成した。突起の形状は,高さ50μm,一辺の長さ58μmの微小四角錐と,高さ50μm,ピッチ58μmの三角畝の2種類を形成した。立体顕微鏡で頂点部分を観察したところ,断面の曲率が10〜15μmの円状であり,電場計算を行なったところ,印加電圧は,突起がない典型的なResistive Plate Chamber(RPC)の場合(陰極と陽極間の距離が2mmの場合,約8〜9kV)と比べて,約半分(同様の場合,約4kV)でガス増幅が起こることが分かった。加工した陰極を検出器に組み込んで宇宙線を用いた測定を行なったところ,印加電圧が6kVから信号が観測され始めた。また,RPCと同等の大きさの信号を得るには,RPCの印加電圧より1kV低い電圧の印加が必要であると分かった。これは,ガス増幅が起こる高電場領域が突起の頂点部分のみに局在しているため,ガス増幅は低印加電圧で起こり始めるが,ガス増幅が起こる高電場領域が狭く増幅が限定されていることにより,RPCと同等の増幅率を得るには,印加電圧を上げて高電場領域を拡大する必要があるためと考えられる。更に,高電圧を印加してから時間が経過するにつれ,信号の大きさが小さくなる現象がみられ,安定した信号を得られるまで数時間を要した。これは,印加電圧によるナノカーボン面の基板のFR4の分極や,ガス増幅で生じたイオンが関係していると考えられる。これを検証するため,安定するまでの時間が,陰極板の厚さや,カーボン面の面抵抗にどのように依存するかを調べている。

制作了在阴极表面（纳米碳表面）形成有微小突起的放射线检测器，并评价了其性能。使用位于信州大学工学部长野制造支援中心(UFO Nagano)的Disco Co., Ltd.制造的切割锯形成微突起。将含有约100μm碳的树脂涂覆到FR4板上，并用划片锯切割表面以形成微突起。形成两种类型的突起：高度为 50 μm、边长为 58 μm 的微小四棱锥，以及高度为 50 μm、节距为 58 μm 的三角形脊。当我们用立体显微镜观察顶点部分时，我们发现横截面的圆曲率为10至15μm，当我们进行电场计算时，我们发现施加的电压与典型的电阻式电压相同。没有突出物（阴极）的板室（RPC）发现，当电极和阳极之间的距离为 2 时，气体放大发生在大约一半的电压（相同情况下大约为 4 kV），而大约为 8-9 kV。毫米。当我们将处理后的阴极安装在探测器中并使用宇宙射线进行测量时，在施加的电压为 6kV 时开始观察到信号。还发现，为了获得与RPC相同幅度的信号，需要施加比RPC低1kV的电压。这是因为发生气体放大的高电场区域仅位于突出部的顶点，因此在低施加电压时开始发生气体放大，但发生气体放大的高电场区域较窄，放大受到限制这被认为是因为，为了获得与RPC同等的放大系数，需要提高施加电压并扩大高电场区域。此外，施加高电压后，随着时间的推移，信号大小减小，需要几个小时才能获得稳定的信号。这被认为与纳米碳表面基底上的 FR4 由于施加的电压和气体放大产生的离子的极化有关。为了验证这一点，我们正在研究稳定所需的时间如何取决于阴极板的厚度和碳表面的薄层电阻。