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気液２相型アルゴン光検出器による暗黒物質の直接探索

利用气液两相氩光电探测器直接寻找暗物质

基本信息

批准号：
14J09291
负责人：
藤崎薫
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Waseda University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J09291/
关键词：
暗黒物質素粒子実験液体アルゴン 2相型検出器

项目摘要

本研究の目的は小型で高感度な2相型検出器を設計・製作し未だ検証されていないアルゴンによる低質量領域の探索を行う事である。本年度前半は、主に2相型プロトタイプ検出器を用いた性能評価及び、本検出器設計に向けたシュミレーション構築を行った。前年度の2相型運用試験では窒素不純物の影響による光量減少が見られていたため、窒素フィルターを用いた改善を行った。結果として不純物の低減(～ppb)を達成し、検出光量は前回の～1.5倍の7.9pes/keVee(ゼロ電場)を得た。また低エネルギー事象を捉えるため、PMTAmpを導入し高純度アルゴン環境下でも高いPMTGainを確保した。これにより低エネルギー事象の所得・解析が可能となり、アルゴン2相型の特徴を用いた背景事象分離手法により～30keVnr領域・信号取得効率50%で10＾3以上のガンマ線除去能力が得られた。さらなる分離能力の向上のための信号詳細理解、本検出器設計のためにGeant4による検出器シミュレーションの構築を進めた。光検出器の応答波形やGain、ノイズなどをデータや個別の測定から実装し現実的な検出器応答を構成、検証が行える環境を整えた。これらを用いた検出器内光学過程の検証、アルゴンでの理解が十分でない励起・電子生成過程のデータとの比較検証を進めている。また本実験用のテストスタンド構築も既に行っており、シミュレーションによる検出器設計と併せて本実験への指針を作った。

The purpose of this study is to design and fabricate a small, high-sensitivity, two-phase detector and explore the low-quality field. In the first half of this year, the main 2-phase detector was used for performance evaluation and design of the detector. The previous year's two-phase application test showed that the amount of impurities decreased and the amount of impurities decreased. The results showed that the decrease of impurities (~ppb) was achieved, and the amount of detected light was ~1.5 times higher than that of the previous one, and 7.9pes/keVee(electric field) was obtained. High PMTGain is ensured in high purity environments. The analysis of low-level event images is possible, and two-phase features are used. Background image separation techniques are used. The signal acquisition rate is 50%. The line removal ability is more than 10^3. Detailed signal understanding of separation capability, design of detector, and construction of detector Optical detector response waveform Gain, detection, individual detection, detector response composition, detection, environment adjustment The application of this method to the detection and understanding of optical processes in devices is very important. The design of the detector and the design of the indicator are carried out by the construction of the detector.