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 で は, ナ ノ フ ァ イ バ ー (NF) と ポ リ イ ミ ド (PI) の グ ラ フ ァ イ ト technology を 応 with す る こ と で, 従 to technology で は reach で き な い "film thickness 5 microns, phi is 5 mm diameter" ultra low content quality グ ラ フ ァ イ ト ス ト ロ ー を be し, ミ ュ ー オ ン fly trace 検 extractor の not tread field で あ る sensitivity [18] 10 - に For the purpose of る とが とが である. This research project に < research project (A) and び(B)> <s:1> 2 に に points れて れて る る. "Research project (A) :" the film thickness 5 microns, phi is 5 mm diameter "グ ラ フ ァ イ ト ス ト ロ ー の cropping > (bear: watanabe) this year は hot 処 の bedding conditions optimization に つ い て 検 line for を っ た. Early annual の results か ら, hot 処 に after uniform な グ ラ フ ァ イ ト チ ュ ー ブ を have る に は の PI before, hot 処 チ ュ ー ブ の Duan Jie で, high-precision の uniformity が め ら れ る こ と が.at し た た め, PI チ ュ ー を improve し ブ cropping method, high uniformity の い PI チ ュ ー ブ を cropping し optimal conditions, hot 処 の を line っ た. Youdaoplaceholder0 to prepare たPIチュ ブをグラファ ブをグラファ ト ト to optimize する thermal treatment conditions を to conduct った. Results と し て, ま だ heterogeneity で は あ る が, film thickness under 30 microns long, 4 mm diameter phi, さ 75 mm good conductors の グ ラ フ ァ イ ト ス ト ロ ー を た. "Research project (B) :" film thickness under 10 microns, 10 mm diameter phi "フ ィ ル ム ス ト ロ ー の cropping > (bear: hashimoto, west) PEN フ ィ ル ム の hot-melt the に よ る フ ィ ル ム チ ュ ー ブ cropping を line っ た. と ま た research project (A) compare す る た め, フ ィ ル ム タ イ プ の film thickness of 50 microns, 10 mm diameter phi, long さ 80 mmpi ス ト ロ ー を with い て, グ ラ フ ァ イ ト change test line を っ た. フ ィ ル ム タ イ プ で は, 2800 ℃ ま で の に then part of hot 処 manage engineering が peel が れ る phenomenon が confirm で き た. Dissolve the department は フ ィ ル ム と same is の then use tonic を し て い た が, high temperature environment で グ ラ フ ァ イ ト change せ ず に disappear す る こ と が confirm さ れ た.