InP太陽ニュートリノプロトタイプ測定器を用いた制動輻射バックグラウンドの研究

InP太阳中微子原型探测器研究轫致辐射背景

• 批准号: 17340065
• 负责人: 福田 善之
• 金额: $ 10.23万
• 依托单位: Miyagi University of Education
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17340065/
• 关键词: 太陽ニュートリノ; ニュートリノ振動; 放射線検出器; 素粒子実験; 太陽物理学; 半導体検出器; ニュートリノ震動

住友電気工業製のVCZ法で結晶成長させた半絶縁性InP基板を用いて、7mm×7mm×200μmおよび10mm×10mm×200μmのペルチェ冷却型並びに冷媒冷却型検出器を試作した。ペルチェ型では冷却温度が不安定であったが、ドライアイス冷却では安定し、バイアス電圧500Vにおいて^<57>Coからの122keV、^<133>Baからの81keV、^<241>Amからの60keVのガンマ線を高検出効率で観測可能であった。その結果、観測電荷量とシミュレーションの比較から、電荷収集効率が100%の光電ピークとともに空乏層外からキャリアがドリフトして電荷収集されたと思われるピークが観測され、後者が圧倒的な観測量となった。エネルギー分解能は、空乏層による100%電荷収集では5%@122keVの性能を得たが、ドリフトして収集したピークでは20%程度であった。また、電子・ホールの生成エネルギーは3.5eVという結果になり、従来の4.2eVより小さい値であることがわかった。また、本検出器を用いて^<115>Inの自然β崩壊スペクトルと、その制動輻射バックグラウンド測定実験を行なった。InP検出器とCsI検出器を対面で配置し、鉛と無酸素銅の遮蔽体内に設置した。InP検出器では10時間の測定より想定数以上の事象が観測され、β事象以外に低エネルギー側に振動によるノイズと10^<-10>g/gという微量ながら^<60>Feによるβ事象が含まれる事がわかった。一方、CsI検出器では100keV以下に50事象程度が観測された。この事象は、CsI中に含まれるU/Th系列の崩壊核がβ線とγ線を同時放出し、γ線はInPでβ線はCsIで観測するシミュレーションが実験結果を再現した。従って、InPからの制動輻射事象は2事象程度と予測する計算結果と合致する結果を得て、制動輻射が影響しないことを確認することができた。

使用使用Sumitomo Electry Industries生产的VCZ方法生长的半绝绝对INP底物，我们生产了7mm x 7mm x200μm和10mm x 10mm x 10mm x200μm毛孔冷却类型和制冷剂冷却型检测器。 Peltier类型的冷却温度不稳定，但是在干冰冷却时是稳定的，可以通过高检测效率观察到 ^<57> CO的122 keV，从 ^<133> ba中的81 keV和60 keV。结果，从观察到的充电量和模拟的比较中，观察到具有100％电荷收集效率的光电峰，并且观察到了载体似乎已经从耗尽层外面漂移并收集电荷的峰，从而导致了压倒性的观察。对于使用耗竭层的100％电荷收集的能量分辨率为5％@122KeV，但在漂移收集的峰值时约为20％。此外，电子和孔产生的能量为3.5ev，发现比常规4.2EV小。此外，我们使用检测器进行了一个实验，以测量 ^<115>的天然β衰变频谱及其制动辐射背景。将INP和CSI探测器面对面放置在铅和无氧铜盾中。 INP检测器在测量10小时后观察到的事件比预期的要多，并且发现除β事件外，低能量侧包括振动和由 ^<60> Fe引起的β事件引起的噪声，尽管少量10 ^<-10> g/g。另一方面，在低于100 KEV的CSI探测器上观察到了大约50个事件。该现象是一种模拟，其中cSI中包含的u/th系列的衰减核同时发出β射线和γ射线，并使用INP观察到γ射线和β射线的CSI，以复制实验结果。因此，可以获得与预测的计算结果相匹配的结果，并确认制动辐射没有影响。

项目成果

Search for Supernova Neutrino Burst at Super-Kamiokande

寻找超级神冈探测器的超新星中微子爆发

• 发表时间: 2007
• 期刊: The Astrophysical Journal 669
• 作者: M. Ikeda;A. Takeda;Y. Fukuda;他
• 通讯作者: 他

A measurement of atmospheric neutrino oscillation parameters by Super-Kamiokande-I

Super-Kamiokande-I测量大气中微子振荡参数

• 发表时间: 2005
• 期刊: Phys. Rev. D 71
• 作者: Y.Ashie;T.Kajita;et al.
• 通讯作者: et al.

Evidence of Muon Neutrino Oscillation in an Accelerator-Based Experiment

基于加速器的实验中μ子中微子振荡的证据

• 发表时间: 2005
• 期刊: Physical Review Letters 94 94
• 作者: J.Hosaka;K.Ishihara;他スーパーカミカンデコラボレーション;K2K Collaboration
• 通讯作者: K2K Collaboration

On-site underground background measurement for the KASKA reactor-neutrino experiment

KASKA 反应堆中微子实验现场地下背景测量

• 发表时间: 2006
• 期刊: Nuclear Instrument and Methods in Physics Research A568
• 作者: H. Furuta;K. Sakuma;M. Aoki;Y. Fukda;他
• 通讯作者: 他

インジウムを用いた太陽ニュートリノ半導体検出器の開発VIII

开发使用铟VIII的太阳中微子半导体探测器

• 发表时间: 2007
• 作者: Y.Ashie;他スーパーカミオカンデコラボレーション;福田 善之;福田 善之;福田 善之
• 通讯作者: 福田 善之