次期地下実験用検出器の製作

　 1 ． NEWAGE　 2 ．次期地下実験の検出器　 3 ．地下での試験運転　 4 ．まとめ

中村輝石（京大理）

JPS2013 年次大会 @ 広島大学　 2013/03/27NEWAGE 実験 24

谷森達、身内賢太朗、窪秀利Parker Joseph 、水村好貴、水本哲矢

高田淳史、西村広展、澤野達哉松岡佳大、古村翔太郎、中村祥吾

暗黒物質の到来方向異方性　↓反跳原子核の飛跡を捉えて暗黒物質検出

　 NEWAGE

原子核

暗黒物質

電子

2)μ-TPC ・・・ Micro Time Projection Chamber1)μ-PIC ・・・ Micro Pixel Chamber

μ-TPC1)

μ-PIC2)

CF4 ガス

cosθ1-1 0

0

20

40

M=80GeVσ=0.1pb

[count/3m

3 /year/bin]

予想される cosθ 分布

θDM

Nucleus

New general WIMP search with an Advanced Gaseous tracker Experiment

　現状方向に感度を持つ制限の更新　　 Phys.Lett.B686(2010)10

DAMA 領域の探索に向けた感度向上

σ[pb]

102

1

104

102 10310mass [GeV/c2]

WIMP- 陽子（ SD ）の制限曲線

40cm

使用ガス： CF4 　0.2atm

　次期地下実験

現行 2013 年 将来計画

ガス循環 常温活性炭 冷却活性炭 冷却活性炭

ガス CF4 152 Torr CF4 76 Torr CF4 30 Torr

DAQ モード

mode3 mode5 mode5

検出器NEWAGE-0.3a（ 23×28×31 cm3 ）

NEWAGE-0.3b（ 30×30×41 cm3 ）

（ 1m3 ）

　次期地下実験

現行 2013 年 将来計画

ガス循環 常温活性炭 冷却活性炭 冷却活性炭

ガス CF4 152 Torr CF4 76 Torr CF4 30 Torr

DAQ モード

mode3 mode5 mode5

検出器NEWAGE-0.3a（ 23×28×31 cm3 ）

NEWAGE-0.3b（ 30×30×41 cm3 ）

（ 1m3 ）

• 低圧ガス： th を 50keV に• ガス循環： Rn を 1/10 に

活性炭なし

冷却活性炭（ 10ml/min ）

冷却活性炭（ 500ml/min ）

ガス交換からの日数　　

　前回の JPS

angular resolution

detection efficiency

青： 76torr赤： 152torr

• 神岡は無人

• 冷却活性炭のガス循環⇒安定動作と各種モニタが必須

　モニタ

1 日

圧力 [torr]

冷却温度 [K]

液面 [%]

流量 [ml/min]

78

81

219

221

100

80520

480

液面計

流量計

μ-PIC のゲインのばらつきから圧力変動の許容値は～

6torr

液面計読み

• 安定に動作中（約 10日）• モニタも OK

　次期地下実験

現行 2013 年 将来計画

ガス循環 常温活性炭 冷却活性炭 冷却活性炭

ガス CF4 152 Torr CF4 76 Torr CF4 30 Torr

DAQ モード

mode3 mode5 mode5

検出器NEWAGE-0.3a（ 23×28×31 cm3 ）

NEWAGE-0.3b（ 30×30×41 cm3 ）

（ 1m3 ）

• より詳細な飛跡を得て、角度分解能の向上を目指す• 前後判定のために 10cm 角で試験運用していたもの• 30cm 角用に FPGA を調整• 全面でトラックが取れることを確認

　 mode5 について

XY コインシデンス

ストリップ TimeOverThreshold 使用

mode5 取らない 全て 取得 NEWAGE-0.3b

mode3 取らない 全て 立ち上がりのみ NEWAGE-0.3a

mode1 取る 最大、最小のみ

立ち上がりのみ 旧 NEWAGE-0.3b

赤： mode5青： mode3緑： mode1

　 mode5 動作確認

• トラックの例

　次期地下実験

現行 2013 年 将来計画

ガス循環 常温活性炭 冷却活性炭 冷却活性炭

ガス CF4 152 Torr CF4 76 Torr CF4 30 Torr

DAQ モード

mode3 mode5 mode5

検出器NEWAGE-0.3a（ 23×28×31 cm3 ）

NEWAGE-0.3b（ 30×30×41 cm3 ）

（ 1m3 ）

0-30 　　　 0-40 　　　 0-50

　検出器

30cm

31cm

41cm

m-PIC• サイズ : 30x30cm• ピッチ : 400mm

GEM (8 分割 )• サイズ : 31x31cm• 厚み : 100mm• 穴径 : 70mm• ピッチ : 140mm• 材質： LCP

ドリフトケージ• 長さ： 41cm• 材質： PEEK

京都から神岡へ！（ 3/11 ）

　搬入

エレキμ-TPC 循環系

全面動作試験　↓μ-PIC 、 GEM は動いた運搬時の破損なし

　地下での動作確認

μ-TPC(30x30x40cm)

μ-PIC

x

z

y

252Cf

30cmanode[cm]

cath

ode[

cm]

下から熱中性子を照射し、1.5MeV の α 線でエネルギー校正

　地下での動作確認

10B を蒸着したガラス板

anode[cm]

cath

ode[

cm]

熱中性子照射で 1.5MeV のα （ 10B+n→7Li*+4He+1.5MeV ）

[A.U

.] シミュレーション

[keV] [keV]

[cou

nt/k

eV/k

g/da

ys]

まとめ

搬入した検出器低圧ガス

• 0.1atm により閾値 50keV

ガス循環＋冷却活性炭• ラドンレート： 1/10 以下• 各種ステータスモニタ：規定値内

DAQ(mode5)• 全 hit データを取得する DAQ を使用開始

検出器• ドリフト長 40cm ・ PEEK 素材で作製

今後• 神岡地下でのバックグラウンド測定• だあくまたん 3D モデリング

方向に感度を持つ暗黒物質探索実験NEWAGE次期地下実験の検出器を作って搬入！

CYGNUS 2013

6/10-12 　 @ 富山http://ppwww.phys.sci.kobe-u.ac.jp/~newage/cygnus2013/

まだだ、まだ終わらんよ