微細加工技術を用いた高分解能ガスハイブリッド型光・荷電粒子画像検出器の開発
【研究分野】原子力学
【研究キーワード】
光 / イオンビーム / 荷電粒子 / X線 / 2次電子放出 / 放射光 / MSGC / HPD / DLC
【研究成果の概要】
電子ビーム・イオンビームを用いる最近の最近の加工技術はすでに10nm程度の像分解能に達しており、単電子デバイスや原子スケールの現象をとらえるのに十分な性能を有している。本研究では微細加工技術を用いて、ガス検出器と2次電子放出の原理を組み合わせたハイブリッド型の構造により信号増幅を行い、高位置分解能の位置検出器を開発することを目的とし、電子を加速し薄膜を通してガス検出器であるMSGCに導入する構造について実験的に評価を行ってきた。この結果、薄膜中での加速電子のエネルギーロスが3keV程度あるが、ハイブリッドフォトダイオードと同様の原理により、高い増幅度が得られることが分かった。MSGCの部分については、新たに考案した高位置分解能と高増幅度を両立させる新しいグリッド制御型のMSGCについて、設計・試作を行ない、高エネルギー加速器研究機構の放射光を用いて性能評価実験を行った。この結果、極めて均質な特性をもった検出器が実現できることが分かり、5.9keVのX線に対するエネルギー分解能は14%(FWHM)となり、10^6cps/mm^2程度までの強度で動作が可能であることが分かった。また、長時間の使用においても放電やプレートの損傷はおきず、従来のMSGCの問題点をほぼ解決する検出器が製作できることが分かり、アノードピッチ400μmの検出器を増幅度10^4以上で安定に動作させることができた。
【研究代表者】