ダークマター検出器の だあくまたん 低圧ガスでの動作パラメータの最適化 京大理 中村 輝石 NEWAGE 低圧ガス ラドン除去システム

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1 ダークマター検出器の だあくまたん 低圧ガスでの動作パラメータの最適化 京大理 中村 輝石 NEWAGE 低圧ガス ラドン除去システム
日本物理学会　2010秋季大会（九州工業大学） 2010/09/12 　ダークマター検出器の 　　低圧ガスでの動作パラメータの最適化 だあくまたん 京大理　　中村　輝石 谷森達、窪秀利、身内賢太朗 株木重人、Parker Joseph、岸本祐二、西村広展 黒澤俊介、岩城智 澤野達哉、谷上幸次郎、東直樹、松岡佳大 NEWAGE 低圧ガス ラドン除去システム まとめ

2 NEWAGE 到来方向に偏りがある 飛跡を捉える WIMP （ダークマター） μ-TPC 電子 原子核 μ-PIC CF4ガス
1) 電子 M=80GeV σ=0.1pb シミュレーション CF4ガス 原子核 40 WIMP WIND θ [count/3m3/year/bin] 原子核 20 μ-PIC 2) 2)μ-TPC ・・・ Micro Time Projection Chamber 1)μ-PIC ・・・ Micro Pixel Chamber -1 1 cosθ

3 現状＠神岡地下 40cm 方向に感度を持つ制限の更新 Phys.Lett.B686(2010)10 DAMA領域の 探索の為に
　現状＠神岡地下 40cm 方向に感度を持つ制限の更新 　　Phys.Lett.B686(2010)10 使用ガス：CF4　0.2atm DAMA領域の 探索の為に WIMP-陽子（SD）の制限曲線 σ[pb] 104 低BG　（×1/10） ラドン除去システム 低放射能なモノ選び 大型化　(×10) 60×60×50cm3　×2 低閾値　(100keV⇒30keV) 低圧ガス動作 102 1 10 102 103 mass [GeV/c2]

4 検出器 NEWAGE-0.3b （＠京都） ドリフトプレーン 60cm 50cm μ-PIC GEM ドリフト長：50cm 28cm
電圧：-3.32kV 50cm 60cm μ-PIC 電圧：515V ピクセル数：786×786 ピクセル間隔：400μm GEM 電圧：-450V/-230V 使用ガス：CF4　0.1atm

5 Expected sensitivities
　低圧ガスの利点（0.2atm ⇒ 0.1atm） 飛跡：長く（～2倍） 低エネルギー（飛跡が短い）eventを回収 　⇒　Energy Threshold：低下（100keV ⇒ 50keV） 　⇒　Expected DM rate：増加（約10倍） 角度分解能向上 Expected spectrum 2 σ=1pb, M=100GeV, target:F counts/keV/kg/days 0.2atm 1 new threshold 0.1atm current threshold Expected sensitivities 長さ当たりのエネルギー1/2 ⇒　ゲイン2倍必要 ターゲット数1/2 50 100 150 200 keV

6 低圧ガスでの動作結果 前回 ゲイン不足 ⇒飛跡長が伸びて薄くなった電子を捉えきれず 今回 GEMの電圧を最適化し、ゲイン2倍を達成
　低圧ガスでの動作結果 252Cf 前回 ゲイン不足 ⇒飛跡長が伸びて薄くなった電子を捉えきれず 今回 GEMの電圧を最適化し、ゲイン2倍を達成 飛跡長が2倍になったことを確認 neutron 検出器 中性子とCF4の 弾性散乱イベント length hist length hist 0.2atm 0.1atm（今回） 0.1atm（前回） A.U. A.U. 0.2atm 0.1atm 0.2atm 0.1atm 前回 今回 cm cm

7 低圧ガスでの閾値 0.2atm 0.1atm DMの代わりに中性子を照射 シミュレーションデータは作成中
　低圧ガスでの閾値 252Cf DMの代わりに中性子を照射 シミュレーションデータは作成中 閾値：エネルギースペクトルがピークになるところ -> neutron 検出器 中性子とCF4の 弾性散乱イベント Energy Spectrum Energy Spectrum count count 0.2atm 0.1atm

8 ラドン除去システム ガス循環でラドン（BG源）除去 冷却 Rnを液化 活性炭 Rnを吸着 Rnの沸点：211K CF4の沸点：145K
　ラドン除去システム Rnの沸点：211K CF4の沸点：145K ガス循環でラドン（BG源）除去 冷却 Rnを液化 活性炭 Rnを吸着 検出器 (0.1atm CF4) 活性炭 円筒部 冷却機 183K 循環ポンプ 600ml/min 螺旋部 活性炭160g 　　・ 螺旋部：60g 　　・ 円筒部：100g

9 ラドンの除去能力 現行のシステムでラドンピーク：約1/3倍@10日目 ラドン除去能力は循環ポンプの流量が律束 ラドンレートの時間変化
　ラドンの除去能力 ラドンレートの時間変化 10日目のエネルギースペクトル ピークはラドンのα崩壊による 10 days 活性炭なし 冷却活性炭 ラドン除去能力は循環ポンプの流量が律束

10 まとめ 低圧動作の試験（0.2atm ⇒ 0.1atm） 飛跡：約2倍 エネルギー閾値：100keV->50keV
　まとめ 低圧動作の試験（0.2atm ⇒ 0.1atm） 飛跡：約2倍 エネルギー閾値：100keV->50keV ラドン除去システムの試験 イメージキャラクター だあくまたん これから 角度分解能の解析 循環ポンプ流量の増強 低圧動作・ラドン除去システムの神岡導入 更なる低圧化　目標30Torr(0.04atm)