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。

In this study, the application of NF and PI technologies in ultra-low mass conversion was studied. The film thickness was 5μm and diameter was φ5 mm. The sensitivity of the unstepped area of the track detector was [10-18]. This research project is divided into two parts: research project (A) and research project (B). <Research project (A):"Film thickness 5μm, diameter φ5mm" design and production>(responsible: Watanabe) This year, optimization of heat treatment conditions was carried out. The results of the initial study include: uniform PI coating after heat treatment; high PI coating uniformity before heat treatment; improvement of PI coating uniformity; optimization of heat treatment conditions. The optimization of heat treatment conditions for the production of PI was carried out. As a result, the film thickness is less than 30μm, the diameter is φ4mm, and the length is 75 mm. <Research item (B):"film thickness of 10μm or less, diameter of φ10mm">(responsible: Hashimoto, Nishiguchi)PEN "film thickness of 10 μ m or less, diameter of φ 10 mm"> The research item (A) was compared with the film thickness of 50μm, diameter of φ10mm and length of 80 mm. It is confirmed that there is a phenomenon of partial peeling in the heat treatment process at 2800℃. The dissolution part is confirmed by the use of the same system and the disappearance of the solvent under high temperature environment.