Development of an ultra low mass graphite straw for the muon-to-electron conversion search experiment

开发用于μ子电子转换搜索实验的超低质量石墨吸管

• 批准号: 20H01914
• 负责人: 渡邊 圭
• 金额: $ 8.99万
• 依托单位: Shinshu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H01914/
• 关键词: 素粒子実験; ミューオン; ストローチャンバー; ナノファイバー; グラファイト; ポリイミド; 複合材料; 不織布

本研究では、ナノファイバー(NF)とポリイミド(PI)のグラファイト化技術を応用することで、従来技術では到達できない「膜厚5μm、直径φ5mm」超低物質量グラファイトストローを実現し、ミューオン飛跡検出器の未踏領域である感度［10-18］に迫ることが目的である。本研究項目は<研究項目(A)及び(B)>の2つに分かれている。＜研究項目(A)：「膜厚5μm、直径φ5mm」グラファイトストローの作製＞(担当：渡邊)本年度は熱処理条件の最適化について検討を行った。初年度の研究結果から、熱処理後に均一なグラファイトチューブを得るには、熱処理前のPIチューブの段階で、高精度の均一性が求められることが判明したため、PIチューブ作製方法を改善し、均一性の高いPIチューブを作製し、熱処理条件の最適化を行った。さらに作製したPIチューブをグラファイト化する熱処理条件の最適化試験を行った。結果として、まだ不均一ではあるが、膜厚30μm以下、直径φ4mm、長さ75mmの良導体グラファイトストローを得た。＜研究項目(B)：「膜厚10μm以下、直径φ10mm」フィルムストローの作製＞(担当：橋本、西口)PENフィルムの熱溶着によるフィルムチューブ作製を行った。また研究項目(A)と比較するため、フィルムタイプの膜厚50μm、直径φ10mm、長さ80mmPIストローを用いて、グラファイト化試験を行った。フィルムタイプでは、2800℃までの熱処理工程中に接着部分が剥がれる現象が確認できた。溶着部はフィルムと同一系の接着剤を使用していたが、高温環境下でグラファイト化せずに消失することが確認された。

This study is based on the research results of NF and PI.イト化技术を応用することで、従来技术ではarrivesできない「Film thickness 5μm, Diameter φ5mm" Ultra-low material quality グラファイトストローを実appearし, ミューオン飞The sensitivity of the unexplored territory of the trace 検出器 [10-18] is the purpose of the force. This research project is divided into two parts: <Research Project (A) and (B)>. ＜Research project (A): "Film thickness 5μm, diameter φ5mm" グラファイトストローのfabrication＞(Responsible person: Watanabe) Optimization of heat treatment conditions this year was carried out. The research results of the first year are as follows: uniformity after heat treatment, uniformity after heat treatment, step-by-step performance of PI before heat treatment, and high-precision uniformity. It has been proven that the PI has been clearly understood, the PI manufacturing method has been improved, the uniformity of the PI has been improved, and the heat treatment conditions have been optimized.さらにしたPIチューブをグラファイト化するoptimization test of heat treatment conditions 験を行った. As a result, a good conductor with a film thickness of 30 μm or less, a diameter of φ4mm, and a length of 75mm was obtained. ＜Research project (B): "Film thickness 10μm or less, diameter φ10mm" フィルムストローのfabrication＞ (Responsible person: Hashimoto, Nishiguchi) PEN フィルムのThermosolized によるフィルムチューブを行った.また Research Project (A) Comparison of するため, フィルムタイプの Film thickness 50μm, diameter φ 10mm, long 80mm PI ストローを use いて, グラファイト chemical test 験を行った. We have confirmed the phenomenon of peeling off the joint part during the heat treatment process at 2800℃ and 2800℃. The melting part is made of the same series and then used, and it is confirmed that it disappears under high temperature environment.