MeVガンマ線天文学を切り拓く超高感度MeVガンマ線カメラの開発

开发超灵敏 MeV 伽马射线相机，开启 MeV 伽马射线天文学

• 批准号: 22K14057
• 负责人: 池田 智法
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14057/
• 关键词: ガス検出器; MeVガンマ線; MPGD; 宇宙線; 素粒子

宇宙MeVガンマ線観測は宇宙の元素起源や暗黒物質の解明にアクセスできる重要な観測領域であるが、この20年もの間、MeVガンマ線検出器の感度は向上しておらず、観測が停滞している。その理由は、従来型のMeVガンマ線検出器のバックグラウンド除去能力とイメージング能力が欠如しているからである。これを解決するためには、コンプトン散乱事象の全ての情報を取得可能な、MeVガンマ線望遠鏡ETCCが有用である。しかし、ETCCでは、コンプトン散乱体として物質密度の小さいガスを用いているため、ガンマ線に対する有効面積が小さいという問題がある。そこで本研究では、コンプトン散乱断面積の大きなガスであるCF4ガスを高圧ガス環境下で運用する「高圧CF4ガス充填式飛跡検出器」の開発を行う。2022年度の研究では、ガス検出器u-PICとCF4/Neガスを用いた基本特性試験を行った。ここでは、u-PICにCF4/Neガスを充填してガス利得の調査をした。CF4ガス単体では先行実験でガス利得が得られにくいことがわかっていたため、ここではNeガスを添加している。また、比例計数管での試験では、Arガスを少量混ぜることでペニング効果によってガス利得が増加することが知られているため、本実験でも少量のArガスを添加することを試みた。その結果、Ar/(Ne+Ar)の比率で0.5%の添加量で最大のガスゲインが得られることを確認した。1気圧下では電子飛跡を取得するのに十分なガス利得が得られたが、2気圧では得られなかった。高気圧環境下ではガス増幅を引き起こすための電圧が非常に大きくなるが、u-PIC電極に大きな電圧(720V)を与えた際の放電が原因となっていた。そこで、高電圧耐性のある新型TGVu-PICを用いることでこれに対処した。780Vもの電圧を供給しても放電せず、電子飛跡取得可能なガス利得を得ることが可能となった。

Cosmic MeV line detection is the origin of the elements of the universe and the solution of dark matter. It is important to detect the field. It is 20 years old. The sensitivity of MeV line detector is upward. The detection is stagnant. The reason for this is that the MeV line detector of the new type has a lack of removal ability and removal ability. All the information about scattered events can be obtained from the MeV telescope. ETCC is a problem of scattering and density. In this study, the development of "high pressure CF4" fill-in flight detector "was carried out under high pressure environment. The 2022 annual study was conducted on the basic characteristics of the detector u-PIC CF4/Ne. The investigation of u-PIC CF4/Ne filling CF4 A small amount of Ar is added to the counter. As a result, Ar/(Ne+Ar) ratio is 0.5% and the maximum amount of Ar/(Ne + Ar) is 0.5% 1. The electron trajectory is obtained under high pressure. 2. High voltage environment, high voltage (720V), high voltage (720V) The new TGVu-PIC is suitable for high voltage and high voltage applications. 780V voltage supply, electronic trace acquisition, gain