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...
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Transcript of 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...
20μm
A track of a MIP
Fog : Chemical, Random grains
Grain Density (GD) ~ 35 / 100μm
Fog Density (FD)~ 3 / ( 10μm ) 3
Electron track mainly from 40KOPERA 型
~830±28 grains / 1 MeV E res.( FWHM) ~7% /√ E MeV
グレインを数えることで電子のエネルギーを求める
現像、高速自動読み取り、全面スキャン
人がグレインカウント又はAuto のアルゴリズム開発
厚型原子核乾板を線源とスタック一定期間保管
Source
数 100μm
Em
base
base
二重 β 崩壊検出実験の流れ
数 100μm
Em
~10μm
BG rejection
Beta from
Th U chain
Existence of α tracks
Chance coincidence of Compton events or internal sources as 40K
Position Separation
γ
γ
γ
e-pair, knock-on Estimate from the emulsion event.
2ν2βMeasureenergyof electrons
Example of Th chains in Nuclear Emulsion
Isotope did not move more than several microns during the visible chain life of ~ 4days.
2010 年 3 月に施設完成。FUJIFILM OB 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 -
100μm
exposed to several hundred MeV electron
A track of an electron
OPERA film とほぼ同じ処方で遜色ない性能 2010 年 9 月
100μ
m
Grain Density = 41.5±3.1 grains /100μm (OPERA~35 grains / 100 μm )Fog Density = 1.31±0.33 fog grains / (10μm)3
(OPERA~ 3 fog grains /(10μm)3)
A trac
k of a
n ele
ctron
9 月 試作した Na 型を K 型と比較K , 型 Na型
0
10
20
30
40
50
60
10 15 20 25 30 35 40
Development Time [minutes]
OPE-204 Grain DensityOPE-204 Fog DensityOPE-207 Grain DensityOPE-207 Fog Density
Fog
Den
sity
[gr
ains
/100
0μm
3],
or
Gra
in D
ensi
ty [
grai
ns/1
00μ
m]
性能に差なし→ Na 型に切り替えOK
K 型 GD
Na 型 GD
Na 型 FDK 型 FD
100μm
高銀化 Na 型 (現像時間 40 分) GD=102.3±5.2, FD=10.3±3.2
1700 grains / 1 MeVE res.→~5%/√E [MeV](FWHM)
Grain gap Ave. 1μm
Chance coincidence 1/10
FD上がっても Tracking ↑
FD=3/ ( 10μm ) 3
Ave 6.9μm
Ave 3μm
GD= 30/100μm
×2.3Fog を飛跡の一部の認識し得る。
OPERA の場合
GD100 の乳剤
FD=10/ ( 10μm ) 3
Ave 4.6μm
3 乗根 1 乗
Ave 1μm
GD=100/100μm
×4.6
(10μm)3
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。
一次元方向のグレイン間距離と Tracking のしやすさ
Scanning Load
~50cm ~1m ~2 m
Source Mass ~10kg ~ 100kg ~ 1000kg
Scanning Area ~100m2 ~1000m2 ~10000m2
SUTS ×5 systems 300days (3000days) (30000days)
Current speed×100 20days 200days 2000days
•Area 1000 - 10000 m2
・ Possible with next generation read
out system.
Resolution ~420nmN.A. = 0.65F.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
Y 軸:通常駆動
フィルム交換 照明光学系位置微調整
上下退避駆動
定盤1mx2m
対物レンズの上下駆動機構
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
100 倍速 マシン 現在土台部分から構築中
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。
まとめと展望