高エネルギー分解能を持つGeV領域宇宙γ線観測装置の開発

高能量分辨率GeV区宇宙伽马射线观测装置研制

• 批准号: 06740229
• 负责人: 柏木 利介
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Kanagawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06740229/
• 关键词: カロリメータ; 宇宙ガンマ線観測; ダイヤモンド放射線検出器; シリコン放射線検出器

本研究はEGRET(GRO)が観測をはじめたばかりのGeV領域の宇宙γ線観測を1%以下のエネルギー分解能で観測するための装置の基礎研究を目的としている。目指している装置の構成はγ線によって引き起こされる電磁シャワーを止めるために充分な原子番号の高いシンチレータとシリコンのフォトダイオードをサンドイッチにしてシンチレータ全面を覆うような物を考えている。この構成が達成できれば光の収集率を高めることができると共に、シンチレータとシリコンの両方のエネルギー損失を出力できることで、サンプリングではない、不感領域の無い全吸収型のカロリメータが実現できることになる。この構造を最適化するためには、大面積で量子効率の高いフォトダイオードの開発が最も重要である。本研究では以前から用いている半導体シリコンでこのフォトダイオードの開発を行ってきたが、開発中にさらに良い素材を思いつき、少々方向転換を行うことになった。これはダイヤモンドを利用することである。ダイヤモンドは数10年も前から主に旧ソ連のグループによって開発が行われており、天然の物を使って放射線検出器として良好な結果が得られている。また、近年石油会社を中心として良好な人工のダイヤモンドも得られている。シリコンをフォトダイオード素材として使用すると、この中の電離損失による出力がシンチレータからの光による出力に比べて大きく、サンプリング・フラクチェーションの影響を受けてしまうことが問題となるが、ダイヤモンドのように原子番号の低い素材ではこの影響は少ない。また、この素材は誘電率がシリコンに比べて半分以下ということで低い容量が得られると共に、正孔のスピードが4倍速く、高速であるなどの利点も備えている。現在この人工ダイヤモンド素材を入手しチェックを始めたところである。

这项研究旨在利用设备的基础研究来观察GEV区域的空间Gema射线观察，而GEV区域刚刚开始观察到1％或更少的能量分辨率。我们目标的设备组成是一个三明治，它覆盖了具有高原子闪烁体的整个闪烁体和硅照片二极管，以阻止由γ射线引起的电磁淋浴。如果可以实现这种配置，则可以提高光的收集速率，并且闪烁体和硅的能量损失都可以输出，从而使总吸收的碳纤维计不是抽样，没有敏感的区域感。为了优化这种结构，开发大型，高量子效率的照片二极管是最重要的。在这项研究中，我们用半导体硅开发了这张照片二极管，我们已经使用了很长时间，但是在开发过程中我们提出了更好的材料，并且方向有很小的变化。这是使用钻石。钻石主要由前苏联群体开发了数十年，并使用天然物体作为辐射探测器具有良好的结果。近年来，主要由石油公司获得了良好的人造钻石。如果您将硅用作照片二极管材料，则是一个问题，即由于闪使人的光所引起的电离损失引起的输出所引起的输出，并且受到采样分级的影响，但它就像一个钻石对于低原子数的材料很小。此外，该材料的容量较低，因为与硅相比，介电速率小于一半，并且具有更快且速度高4倍的优势。目前，我刚刚开始检查这种人造钻石材料。