暗黒物質方向探索のためのMRI撮像法を用いた三次元ナノスケール飛跡検出技術の開発

１) ダイヤモンド結晶中に暗黒物質の有力候補である Weakly Interacting Massive Particle (WIMP)による格子欠陥の並びから飛跡を検出するための共焦点光学顕微MRIシステムの開発を行った。勾配磁場発生のためのマクスウェル・コイル・ペア、平行4線型コイルを設計、作製した。当初調達予定であった勾配磁場パルス電源の納期の予想外の大幅な長期化と調達価格の高騰により導入ができなかったため、プロトタイプとして最大3 Aの勾配磁場パルス電源を設計・製作し、特性を評価した。2) ダイヤモンド NV センターを用いた飛跡検出に関して、量子科学技術研究開発機構高崎量子応用研究所にてAVFサイクロンのビームタイムを取得し、上期はE = 454 MeV のキセノンを、下期はE = 220 MeV の炭素をダイヤモンドに照射する試験をイオンビーム(TIARA)にて実施した。ダイヤモンド試料としてHPHTダイヤモンド（窒素濃度200 ppm以下、および10-20 ppm）とCVDダイヤモンド（窒素濃度1 ppm以下）を用意し、それぞれの核種で入射角方向３種類に対して行った。入射角を変えることで厚み方向の到達点を変え、飛跡の見え方の違いが評価できるようにした。これらの試料について、筑波大学で開発中の共焦点顕微鏡を用いて評価を行った。3) 暗黒物質探索で、ダイヤモンドに入射した粒子情報を発光から推定するための、ダイヤモンドシンチレータの開発を行った。HPHTダイヤモンドに関して、窒素不純物量と発光量の関係性を明らかにした。発光波形を用いた電子とα線の識別に関する評価を進めた。

１) ダイヤモンド結晶中に暗黒物質の有力候補である Weakly Interacting Massive Particle (WIMP)による格子欠陥の並びから飛跡を検出するための共焦点光学顕微MRIシステムの開発を行った。勾配磁場発生のためのマクスウェル・コイル・ペア、平行4線型コイルを設計、作製した。当初調達予定であった勾配磁場パルス電源の納期の予想外の大幅な長期化と調達価格の高騰により導入ができなかったため、プロトタイプとして最大3 Aの勾配磁場パルス電源を設計・製作し、特性を評価した。2) ダイヤモンド NV センターを用いた飛跡検出に関して、量子科学技術研究開発機構高崎量子応用研究所にてAVFサイクロンのビームタイムを取得し、上期はE = 454 MeV のキセノンを、下期はE = 220 MeV の炭素をダイヤモンドに照射する試験をイオンビーム(TIARA)にて実施した。ダイヤモンド試料としてHPHTダイヤモンド（窒素濃度200 ppm以下、および10-20 ppm）とCVDダイヤモンド（窒素濃度1 ppm以下）を用意し、それぞれの核種で入射角方向３種類に対して行った。入射角を変えることで厚み方向の到達点を変え、飛跡の見え方の違いが評価できるようにした。これらの試料について、筑波大学で開発中の共焦点顕微鏡を用いて評価を行った。3) 暗黒物質探索で、ダイヤモンドに入射した粒子情報を発光から推定するための、ダイヤモンドシンチレータの開発を行った。HPHTダイヤモンドに関して、窒素不純物量と発光量の関係性を明らかにした。発光波形を用いた電子とα線の識別に関する評価を進めた。