Challenges in Neutron Lifetime Measurement Using Lunar Orbiting Satellites

使用月球轨道卫星测量中子寿命的挑战

• 批准号: 22K20374
• 负责人: 辻 直希
• 金额: $ 1.83万
• 依托单位: Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-08-31 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K20374/
• 关键词: 中性子寿命; 気球実験; 放射線測定器; シンチレータ; SiPM; ファイバー

中性子の寿命が主要な2種の測定手法により違いがある問題に対して、惑星探査衛星による新しい測定手法が考案されている。その実現に向けて、熱中性子・高速中性子・ガンマ線を弁別できるプラスチックシンチレータEJ-270を光センサーSilicon Photomultiplier (SiPM)で読み出す、新しい技術を使った中性子検出器を開発した。(1) EJ-270を搭載したキューブサット1Uサイズの検出器を開発している。7 cm x 7 cm x 1 cmサイズのシンチレータの側面にSiPMを取り付けるというシンプルな設計で、中性子検出器を製作している。熱中性子用の薄いEJ-270、熱外中性子用の厚いEJ-270、ガンマ線取得用の結晶シンチレータをキューブサット1Uサイズ(10 cm四方)に収めることで、複数ミッションの実現及び衛星搭載機会の拡充を目指している。(2) EJ-270による熱中性子・高速中性子・ガンマ線の弁別に成功した。EJ-270は、熱中性子・高速中性子・ガンマ線がシンチレータに入射した際の反応過程及び信号波形の違いにより粒子種の弁別を行う。製作した検出器に中性子線源を当て、その信号波形をサンプリングして解析、波形弁別のパラメータを計算した。これにより現行の設計で、熱中性子・高速中性子・ガンマ線の弁別ができることを確認した。（3） EJ-270を搭載した検出器を気球に乗せて成層圏まで上昇させ、宇宙に近い環境での実証試験を行なった。宇宙に近い低温・低圧、高放射線の環境下で、EJ-270による熱中性子の弁別性能、検出効率を検証した。故障なく回収しデータを取得することができ、中性子の検出数が高度により違うことを確認した。

已经设计了一种使用行星勘探卫星的新测量方法，以解决中子的寿命在两种主要的测量方法之间有所不同。为了实现这一目标，我们使用了一项新技术开发了中子检测器，该技术读取了塑料闪烁体EJ-270，该塑料闪烁体EJ-270可以使用光学传感器硅光层化器（SIPM）区分热中子，高速中子和伽马射线。 （1）我们正在开发配备了EJ-270的1U大型立方体检测器。中子探测器采用简单的设计制造，该设计涉及将SIPM连接到7厘米x 7 cm x 1 cm尺寸的闪烁体的侧面。通过将薄EJ-270存储用于热中子，外部热中子的厚EJ-270，以及在1U大小的立方体（10厘米平方）中获取伽马射线的晶体闪光灯，目的是实现多个任务并扩大携带卫星的机会。 （2）EJ-270成功区分了热中子，快速中子和伽玛射线。当热中子，高速中子和伽玛射线进入闪烁体时，EJ-270根据反应过程和信号波形区分粒子物种。将中子源应用于制造的检测器，对信号波形进行采样，并计算了波形歧视的参数。这证实了当前的设计可以区分热中子，高速中子和伽马射线。 （3）配备了EJ-270的检测器被放置在气球中，并升至平流层，并在靠近空间的环境中进行了示范测试。我们已经验证了EJ-270在低温，低压和接近空间的高辐射环境中通过EJ-270对热中子的歧视和检测效率。已经证实，可以在没有任何故障的情况下收集数据，并且检测到的中子的数量因高度而有所不同。

项目成果

Experience in Ph.D. and challenge to another physics field

博士经历

• 发表时间: 2022
• 作者: Tomoya Naito;Gianluca Colo;Haozhao Liang;Xavier Roca-Maza;and Hiroyuki Sagawa;内藤智也;Tomoya Naito;辻直希;Tomoya Naito;Keita Mizukoshi;辻直希;Tomoya Naito;辻直希;Tomoya Naito;Naoki Tsuji
• 通讯作者: Naoki Tsuji

月周辺での中性子測定で挑む水資源探査と中性子寿命測定

利用月球周围的中子测量进行水资源勘探和中子寿命测量

• 发表时间: 2022
• 作者: Tomoya Naito;Gianluca Colo;Haozhao Liang;Xavier Roca-Maza;and Hiroyuki Sagawa;内藤智也;Tomoya Naito;辻直希;Tomoya Naito;Keita Mizukoshi;辻直希;Tomoya Naito;辻直希
• 通讯作者: 辻直希

月周辺での中性子・ガンマ線の測定を目指すMoMoTarOの検出器デザイン

MoMoTarO探测器设计旨在测量月球周围的中子和伽马射线

• 发表时间: 2023
• 作者: Tomoya Naito;Gianluca Colo;Haozhao Liang;Xavier Roca-Maza;and Hiroyuki Sagawa;内藤智也;Tomoya Naito;辻直希
• 通讯作者: 辻直希

MoMoTarO計画 - 中性子とガンマ線の測定を目指す検出器開発

MoMoTarO 项目 - 旨在测量中子和伽马射线的探测器开发

• 发表时间: 2023
• 作者: Tomoya Naito;Gianluca Colo;Haozhao Liang;Xavier Roca-Maza;and Hiroyuki Sagawa;内藤智也;Tomoya Naito;辻直希;Tomoya Naito;Keita Mizukoshi;辻直希
• 通讯作者: 辻直希