1 / 28

新型原子核乳剤による二重ベータ崩壊検出 Detection of double beta decay with new nuclear emulsion

新型原子核乳剤による二重ベータ崩壊検出 Detection of double beta decay with new nuclear emulsion. 名古屋大　長縄直崇. An example of emulsion (OPERA type). 現像前、現像後. 構造 （断面の電顕写真）. 44μm 　乳剤層. プラスチックベース. 44μm 　乳剤層. プラスチックベースの両面に写真乳剤を塗布。. 片面の乳剤層、拡大像　. ゼラチン中に AgBr ・ I が分散している。. 片面の乳剤層. AgBr ・ I 結晶の電顕写真.

randall-hayes
Télécharger la présentation

新型原子核乳剤による二重ベータ崩壊検出 Detection of double beta decay with new nuclear emulsion

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 新型原子核乳剤による二重ベータ崩壊検出 Detection of double beta decay with new nuclear emulsion 名古屋大　長縄直崇

  2. An example of emulsion(OPERA type) 現像前、現像後

  3. 構造（断面の電顕写真） 44μm　乳剤層 プラスチックベース 44μm　乳剤層 プラスチックベースの両面に写真乳剤を塗布。

  4. 片面の乳剤層、拡大像　 ゼラチン中にAgBr・I が分散している。 片面の乳剤層 AgBr・I結晶の電顕写真 乳剤層中に飛跡が３次元的に記録される。 200nm サブミクロンの位置分解能

  5. Electron track mainly from 40K OPERA型 A track of a MIP ~830±28 grains ／1 MeV E res.（FWHM）~7% ／√EMeV Grain Density (GD)～35 / 100μm 20μm グレインを数えることで電子のエネルギーを求める Fog：Chemical, Random grains Fog Density (FD) ～3 / （10μm）3

  6. OPERAにてMeV電子飛跡を自動認識し利用してきた。OPERAにてMeV電子飛跡を自動認識し利用してきた。 Compton Alignment SUTS 2枚の乾板 隣接する乳剤層を繋ぐ 自動飛跡読取装置

  7. 二重β崩壊検出実験の流れ 厚型原子核乾板 を線源とスタック 一定期間保管 現像、 高速自動読み取り、 全面スキャン 数100μm 人がグレインカウント 又は Autoのアルゴリズム 開発 base Em 数100μm Source ~10μm Em base

  8. BG rejection γ γ Existence of αtracks Position Separation γ 2ν2β Chance coincidence of Compton events or internal sources as 40K e-pair, knock-on Beta from Th U chain Measure energy of electrons Estimate from the emulsion event.

  9. Ｅｘａｍｐｌｅ　ｏｆ　Ｔｈ　ｃｈａｉｎｓ　ｉｎ　Ｎｕｃｌｅａｒ　ＥｍｕｌｓｉｏｎＥｘａｍｐｌｅ　ｏｆ　Ｔｈ　ｃｈａｉｎｓ　ｉｎ　Ｎｕｃｌｅａｒ　Ｅｍｕｌｓｉｏｎ Isotope did not move more than several microns during the visible chain life of ~ 4days.

  10. Chance coincidence　↓ 　　→　 OPERA型でK（3×10-2 atomic%） を1／104以下に。 　　→　Grain間gap ↓（GD↑） source

  11. GD　↑ E resolution ↑ Tracking efficiency ↑ GD　↑

  12. Emulsion R&D and Production@Nagoya U Double beta（high GD、Low BG） WIMPS search（fine grain）

  13. 2010年3月に施設完成。 FUJIFILMOBと共に 乳剤製造開始 4月　機器調整 5月　乳剤作り開始。 8月　最小電離粒子検出可能 　　　な乾板できた。 そして9月・・・ Ag＋ Br－

  14. OPERA film とほぼ同じ処方で遜色ない性能 2010年9月 exposed to several hundred MeV electron A track of an electron 100μm

  15. A track of an electron 100μm Grain Density = 41.5±3.1grains /100μm (OPERA~35 grains / 100 μm ) Fog Density = 1.31±0.33 fog grains / (10μm)3 (OPERA~ 3 fog grains /(10μm)3)

  16. 低K化の試み　 通常… KBr+KI aq AgNO3aq ゼラチン +　湯 攪拌 AgBrI 結晶

  17. KBr+KI aq AgNO3aq NaBr+NaI ゼラチン +　湯 攪拌 AgBrI 結晶 全てのカリウム含有化合物もナトリウム化合物で置き換えた。

  18. 9月　試作したNa型をK型と比較 Na型GD K型GD Na型FD K型FD 性能に差なし→Na型に切り替えOK

  19. 高GD化　2010年10月仕込み ・高GD化のためにゼラチンの量をOPERA乳 　剤の約1/4にまで減らした（高銀化）。 ・Na型。

  20. 新乳剤（高銀・Na型）最小電離粒子飛跡 GD=80.4±4.5 （30分現像） FD= 7.3±2.2 100μm OPERA型 GD=34.8±0.6 FD= 3.7±0.4 100μm

  21. 高銀化Na型　（現像時間40分） GD=102.3±5.2, FD=10.3±3.2 100μm

  22. 高銀化Na型　（現像時間40分） GD=102.3±5.2, FD=10.3±3.2 1700 grains / 1 MeV E res.→~5%/√E [MeV] (FWHM) Grain gap Ave. 1μm Chance coincidence 1/10 FD上がってもTracking ↑ 100μm

  23. OPERA 100μm

  24. OPERAの場合 一次元方向のグレイン間距離とTrackingのしやすさ GD=30/100μm FD=3/（10μm）3 Ave 3μm ×2.3 Fogを飛跡の一部の認識し得る。 Ave 6.9μm 1乗 3乗根 GD100の乳剤 (10μm)3 FD=10/（10μm）3 GD=100/100μm Ave 1μm ×4.6 Ave 4.6μm 混同の恐れは低い。直近のグレイン を繋げるだけで本物の飛跡を作れる。

  25. エネルギー分解能測定のために、 現在　最適な塗布（はがれない）、現像条件（深さ方向に一様）を 調べている エネルギー分解能測定 二重ベータ線源を決定する

  26. Scanning Load • Area 1000 - 10000 m2 • ・Possible with next generation read • out system. ~50cm ~1m ~2 m Source Mass ~10kg ~ 100kg ~ 1000kg Scanning Area ~100m2 ~1000m2 ~10000m2 SUTS ×5 systems300days (3000days) (30000days) Current speed×10020days 200days 2000days

  27. 100倍速　マシン　現在土台部分から構築中 Resolution ~420nm N.A.　＝0.65 F.O.V. 5.1 (H)  5.1 (V)mm X軸：高速ステップ反転同期駆動 10cm/s 対物レンズの上下駆動機構 Y軸：通常駆動 フィルム交換 定盤１ｍｘ２ｍ 照明光学系 位置微調整 上下退避駆動 超高速顕微鏡ステージの構想図 　　縦1m、横2m、高さ1.5m、重さ1.4トン

  28. まとめと展望 線源箔を原子核乾板に挟み放置、自動飛跡読み取り後、グレインカウントで電子のエネルギーを求める実験を計画中。 名古屋大学にて乳剤開発プロジェクトが始まった。 K化合物をNa化合物で置換しても問題ないことが分かった。 実際に40K量の微量測定を行う予定。 Na型を高銀化し、GD～100を達成した。（長期安定性は要試験） これにより、エネルギー分解能をグレイン数より見積もると FWHM ~ 5%／√E[MeV]。 現在エネルギー分解能の実測のための塗布、現像条件出し中。 エネルギー分解能を実測した後、二重β線源を決定する。 構築中の100倍速マシンで線源量がtonの実験もスキャン可能。

More Related