宮崎大学でのほぼ完全自作の Micromegas 製作の試み - 失敗作の話 - 宮崎大学工学部材料物理工学科 松田達郎、池本尚之、末武智希 １．過去にうまく動作した Micromegas について ２．ちょっと新しい Micromegas のアイディアとそ の動機 ３．その結果と教訓 ４．さらに悪あがき ５．まとめ。過去に回帰か ６．おまけ 第 3 回マイクロパターンガス検出器研究会＠佐賀大学、 2007 年 1 月 27 日

１．過去にうまく動作した Micromegas について 過去 2 回の MPGD 研究会で報告したもの

Micromegas の肝のプリント基板と支柱 （プリント基板および支柱の構造） 銅ストリップライン 0.9mm 幅、 50μm 厚、 1mm ピッチ 支柱（フォトレジスト） 150μm 幅、 50μm 厚 フォトレジストをストリップライン の隙間をまたいで設置 NIM A 418(2002) pp KEK E248 で開発した MGWC 用の基板と支柱を流用し、 支柱の上にマイクロメッシュを被せて Micromegas を製作した フォトレジスト銅ストリップライン オリジナルの Micro Gap Wire Chamber マイクロメッシュ

２．ちょっと新しいかもしれない Micromegas の アイディアとその動機 （これまでの基板の問題） 製作はプロが行う（キーコム（株）に製作を依頼） 新しい基板をテストするにもお金（軽く数十万円）と手間が掛 かる （新しい思いつきか？） レーザー加工（篠崎製作所）で、数十 μm 単位でカプトン（ポリ イミド）シートを加工できることを知った。 → このポリイミドシートをマイクロメッシュとプリント基板の 間に支える支柱にできないか？ プリント基板を製作できるプリント基板加工機（ミッツ製）を 購入した。 → 比較的簡単にプリントパタンを製作できる。 → プリント基板、支柱、マイクロメッシュを分離することで、 いろいろなバリエーションの Micromegas のテストが可能ではな いか？

レーザー加工したポリイミドメッシュ 50μm 厚ポリイミドシートに 50μm 線幅ラインを加工した。 ラインのピッチは 1mm 。 （拡大写真） 加工した “ ポリイミドメッシュ ” にマイクロメッシュを重ねた ところ （拡大写真）

プリント基板の加工 プリント基板加工機 はパソコンでデザイ ンしたプリントパタ ンを簡単に加工でき る。 プリント基板加工機 加工したプリント基板の上に “ ポリイミドメッシュ ” 載せた 組み上げて実際にテストをする

３．その結果と教訓 （結果） 空気中でのテストで、数十ボルトの印加で放電し、 “ ポ リイミドメッシュ ” のラインの一部が炭化した。 炭化してしまうと絶縁も壊れ、リーク電流が流れる。 その後、幾つかの穴の開い たポリイミドシートを自作テスト したが、リーク電流を抑制でき ず。 （微小な放電で一部が炭化 しているのではないか？） （教訓） → この “ アイディア ” は無理か？！ ポリイミドは燃えるとと別の物質（炭）になる？ 黒く焦げている

４．さらに悪あがき “ 過去 ” の Micromegas では、フォトレジストやソルダー レジストを絶縁材として、うまくマイクロメッシュ とプリント基板を支持してくれた。 フォトレジストは感光性樹脂で、プリント基板の エッチング工程の際の保護材（エッチングレジスト 材）となる。 ソルダーレジストは、プリント基板への半田付け際 の半田の飛び散りなどから保護する耐熱性コーティ ング材。 サンハヤトからホビー用に感光性樹脂でできたソル ダーレジストセットというものが販売されている。 これをプリント基板に手で 50μm 程度の厚さに塗布し、 パタンを作り、支柱とできないか？

ソルダーレジストの塗布と現像 紫外線が照射されたところ だ けレジスト材が硬化する。 炭 酸ナトリウム溶液で “ 現像 ” す る。 50μm 厚を目標とした。 紫外線感光性ネガタイプ ソルダーレジスト溶剤 マスクパタン 紫外線ライト 作品（ 3 作目） → 放電、リーク電流はかなり抑制できた。 しかし、うまく信号は見えず。厚すぎるのか？ 厚さを一様に塗るは難しい。

５．まとめ。過去に回帰か ポリイミド（カプトン）支柱は難しい。（放電が起 こると、その部分が炭化し、絶縁が悪くなるのかと 推定） 手作業でソルダーレジストを塗布し、加工するのも 数十 μm では容易ではない。（熟練すればある程度の ものは可能かも？今後の練習に期待） 旭化成エレクトロニクスから、プリント基板にフィ ルム状のフォトレジストをラミネートしたサンプル をもらった。これはとても綺麗である。やはり、 フィルム状のフォトレジストあるいはソルダーレジ ストが最も有力に思える。 しかし、フィルムのラミネート、マスクの貼り付け、 感光はプロに委ねざるを得ない。 当初の比較的簡単に Micromegas を作成するという目 標は難しい？

旭化成エレクトロニクスのドライフィルムレジスト ” サンフォート ™” をプリント基板にラミネートしたもの。 フィルムの厚さは 50μm 、 120μ ｍなどがある。

６．おまけ（絶縁材の素材の検討） フォトレジスト、ソルダーレジストはアクリル樹脂であ り、 従って、ポリイミド（カプトン）、フォトレジスト、ソ ルダーレジスト、すべて有機物であり、すべて燃える。 Wikipedia でポリイミドを見ると、次のような記述がある。 「通常の高分子に比べて破格の高強度、耐熱性を有する。 電気絶縁性も優れており、電子回路の絶縁材料として 用いられる。」 とすると、ポリイミドの方がアクリル樹脂より優れてい るように思えるのに、我々の現在までの試みでは、 Micromegas に使用する絶縁材としては、アクリル樹脂 の方は使えたが、ポリイミドは使えないという状況で ある。 なぜか？ガス検出器は、通常の電気回路とは違うから か？炭化のし易さ、燃焼速度の問題？ GEM ではこのような問題はないのか？

MicroMEGAS （ MiroMEsh Gaseous Structure ）の原 理 ・プリント基板技術 ・工業用金属メッシュ板 を使用。

今回使用した Micro-Mesh はどんなものか？ ニッケル製 500 ワイヤー / インチ 透過度 60% ワイヤー径 イン チ 穴のサイズ イン チ 一般にはフィルターとし て使 われるもののようだ。

テスト実験の構成