^7Be太陽ニュートリノ検出の為の液体シンチレーター中の極微量元素の吸着分離の研究

^7Be 太阳中微子探测用液体闪烁体微量元素吸附分离研究

• 批准号: 17740128
• 负责人: 岸本 康宏
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17740128/
• 关键词: ニュートリノ; 液体シンチレーター; 吸着; モレキュラーシーブ

本年度は、液体シンチレーター中に放射性鉛(^<212>Pb)を導入し、放射性鉛を液体シンチレーター中からシリカゲルで吸着分離する研究を行った。放射性鉛の導入は、トロン線源(^<216>Rn)を液体シンチレーター中にバブリングし、崩壊して出来た放射性鉛を利用した。次に、吸着物質であるが、本研究が^7Be太陽ニュートリノ検出のために極微量の放射性元素を吸着分離することであり、そのレベルは10^<-20>〜10-^<20>g/gという非常に僅かな量の不純物を取り扱う研究であるので、吸着物質そのものが純粋である必要がある。そのためにゲルマニウム半導体検出器を鉛で囲い、外部からの放射線を遮蔽し、不純物の少ない吸着物質の選択を行った。その結果、吸着物質として、シリカゲルを使用することに決めた。シリカゲルを使用するもうひとつの理由は、鉛ガラス、銅ガラスが市販されているように、シリカゲル、即ち酸化ケイ素はその内部にイオン性金属を取り込む性質があることである。シリカゲルの吸着分離効率は、元々液体シンチレーターに含まれた放射性鉛の放射線量と、シリカゲルで処理した後の液体シンチレーター中の放射性鉛を比較して求めた。放射線の測定は、放射性鉛が、短時間で連続してベータ崩壊、アルファ崩壊するので、これらの時間的に連続した信号を捕らえる装置を開発し、その装置系を用いて、バックグランド無しで、微弱な放射線を計数した。その結果、99%以上の放射性鉛を、シリカゲルで吸着分離出来る事が分かった。更に、その吸着効率には温度依存性があることが分かった。液体シンチレーター温度を150℃にすると、吸着効率は99.9%以上となった。温度が低い方が、吸着効率が高いと考えるのが一般的であるが、放射性鉛に関してはそうではなかった。これは、鉛の場合、液体シンチレーター中で有機鉛を形成する可能性があり、有機鉛はシリカゲルに吸着されないが、有機鉛は高温下で分解されるため、分解された鉛がシリカゲルに吸着されたと考えられた。

今年，我们进行了一项研究，将放射性铅（^<212> pb）引入液体闪烁体中，并使用硅胶从液体闪烁体上吸附并分离放射性铅。放射性铅的引入是使用放射性铅制成的，该铅是通过将Tron源（^<216> RN）冒泡成液体闪烁体并分解的。接下来，关于吸附剂材料，本研究涉及吸附和分离少量的放射性元素，以检测^7BE的太阳中微子，并且其水平从10^<-20> <20>到10 - ^<20> g/g的含量很少，因此，吸附的材料本身必须纯净。为此，锗半导体探测器被铅所包围，屏蔽外部辐射，并选择一种杂质的吸附材料。结果，决定使用硅胶作为吸附剂。使用二氧化硅凝胶的另一个原因是，由于铅玻璃和铜玻璃是商业上可用的，因此硅胶，即氧化硅具有在其中掺入离子金属的特性。通过比较最初在液体闪烁体中包含的放射性铅的辐射剂量和液体闪烁体中的放射性铅来确定硅胶的吸附和分离效率。放射性铅是用于辐射测量值的连续β-末期和α-末期，并开发了一种设备来捕获这些时间连续的信号，并且使用设备系统，计数弱辐射没有背景。结果，发现99％或更多的放射性铅可以被硅胶吸附并分离。此外，发现吸附效率取决于温度。当液体闪烁体温度设置为150°C时，吸附效率为99.9％或更高。人们普遍认为，较低的温度会导致更高的吸附效率，但就放射性铅而言并非如此。人们认为，在铅的情况下，它可以在液体闪烁剂中形成有机降量，尽管有机降量没有吸附在硅胶上，但有机脂在高温下分解，分解的铅被吸附在硅胶上。