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低バックグランドPINフォトダイオードを用いた鏡面仕上げ高感度ラドン検出器の開発

使用低本底PIN光电二极管开发镜面高灵敏度氡气探测器

基本信息

批准号：
14039206
负责人：
田阪茂樹
金额：
$ 2.37万
依托单位：
Gifu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

PINフォトダイオード(PD)を用いたラドン濃度連続測定器は,平成元年に岐阜大学で考案されたものである。本ラドン検出器は,多くの研究機関のニュートリノ物理学研究分野で利用されている。本研究ではこのPDを用いたラドン検出器のバックグラウンドをさらに一桁減らして,ラドン検出器の検出感度を0.1(mBq/m^3)領域まで向上させることを目的とする。バックグラウンドを減らす第一の方法はPDのパッケージのセラミックに含まれるU,Th,Kの含有量を一桁以上減らすことである。このことにより,セラミックの表層から放出される連続エネルギーを持ったα線,β線のバックグランドを減ずることができる。バックグラウンドを減らす第二の方法はステンレス製の静電捕集容器の表面研摩処理に,浸漬電解研摩法と併せて新しく電解複合研摩法を施工することにより,ステンレス表面平滑性を約一桁改良して,0.05μmの超高品質鏡面に仕上げることである。ラドン検出器はステンレススチール製の静電捕集容器,PD,増幅回路,高電圧分割回路より構成されている.ラドン検出器の溶接部の加工精度を上げるとともに構造を局面状にして,内面を電解複合研磨法で鏡面仕上げ(Rmax=0.4μm)する改良を行なった.使用したPDのセラミック基板材料の放射能をゲルマニウム検出器で測定して、MA960セラミックを使用したラドン測定用PDの開発を行なった.このセラミック基板のPD当たりの放射能はウラニウム系列で0.004Bqであり,従来品の1/40に低減した.また,トリウム系列(0.007Bq)で1/10,^<40>K(0.03Bq)で1/30と低減している.ラドン検出器の内部から発生するラドンのバックグラウンドを測定するために,^<214>Poの1日あたりのカウント数を求めると、4.4±0.7^<214>Po/dayとなった。この値は1997年論文の実験結果23.0±4.3^<214>Po/dayと比較して、1/4以下に減少した。ラドン検出器の捕集電圧特性を調べた.捕集電圧を-500Vから-2,900Vまで変化させて測定を行なった.捕集電圧が-2,000V以上では、校正係数が0.93[(^<214>Po/day)/(mBq/m^3)]で一定になっていることが明らかになった.湿度特性実験を行なっているが,絶対湿度0.095g/m^3,捕集電圧-2,900Vでの校正係数は1.06[(^<214>Po/day)/(mBq/m^3)]である,今までの検出器と比較して湿度特性が顕著ではない.この検出器のラドン濃度検出限界値は6mBq/m^3となった。この値は1997年論文の実験結果13mBq/m^3と比較して、1/2以下に減少した。

The PIN detector (PD) is used to detect the concentration of the compound in Gifu University. This detector is used in the field of physics research in many research institutions. In this study, the sensitivity of the PD detector is 0.1 (mBq/m^3), and the sensitivity of the PD detector is 0.1(mBq/m^3). The first method is to reduce the content of U,Th and K by more than one unit. The surface layer of this line is released from the surface layer of the line. The alpha line, the beta line and the surface layer of the line are reduced. The second method is to improve the surface smoothness of the electrostatic trap container by immersion electrolytic grinding method and new electrolytic composite grinding method, and to improve the surface smoothness of the electrostatic trap container by 0.05 μm. The detector is composed of electrostatic collecting container,PD, amplitude increasing circuit and high voltage dividing circuit. The machining accuracy of the welding part of the laser detector is improved by the electrolytic compound polishing method for the inner surface of the laser detector. The development of PD for use in the measurement of radioactivity in the PD substrate material is carried out using the MA960 detector. The radioactivity of the substrate is 0.004Bq, which is 1/40 of that of the product.また,トリウム系列(0.007Bq)で1/10,^<40>K(0.03Bq)で1/30と低减している. The <214>internal emission of the detector is determined by calculating the number of Po per day, 4.4±0.7 <214>Po per day. This value is 23.0±4.3^ Po/day less than 1/4 of that of the 1997 paper<214>The collector voltage characteristic of the detector is adjusted. Capture voltage from-500V to-2,900V is measured. The trapping voltage is above-2,000V. The correction coefficient is 0.93[(<214>Po/day)/(mBq/m^3)]. Humidity characteristics: humidity 0.095g/m^3, trap voltage-2,900V, correction factor 1.06[(<214>Po/day)/(mBq/m^3)], humidity characteristics of the detector are compared. The detection limit of the detector concentration is 6mBq/m^3. This value is 13mBq/m^3 lower than that of 1997.