マイクロピクセルチェンバー（m-PIC）放電部分のSEM観察神戸大学大学院自然科学研究科守谷健司、本間康浩、越智敦彦、吉田圭一、小林正治、松田慎司 2015/9/30 研究の目的 [m-PICの現状] •MIP粒子（高エネルギー荷電粒子）の検出のためには、安定した高い増幅率(≧104) が必要 •放電現象が、安定した高い増幅率実現の妨げとなっている •放電現象に関する研究があまり行われていない SEM（走査電子顕微鏡）を用いた m-PICピクセルの観察による放電現象の原因の解明 2015/9/30 m-PIC(Micro Pixel Chamber) Anode 46mmf Cathode Hole 236mmf 顕微鏡でのm-PIC画像(×100) ～動作原理～－－－ Chamber Gas Ar:C2H6=9:1 Cathode Anode 電極 Ni(anti oxidation)&Cu 2015/9/30 ポリイミド 100mm 放電したピクセル実体顕微鏡での放電ピクセル画像(×100) 放電ピクセル⇒正常なピクセルに比べて電極部分に黒ずみがみられるもの 2015/9/30 チャージアップの原理 • 絶縁体に電子が留まり帯電を起こす • 帯電を起こした結果相対的に表面で加速電圧が低くなる • 加速電圧が低くなり二次電子放出が高まる 2015/9/30 2次電子像、凹凸像における比較正常ピクセル（SEI）放電ピクセル（SEI） 2015/9/30 正常ピクセル（TOPO）放電ピクセル（TOPO）オージェ分析オージェ分析⇒試料の極表面の数nm深さの組成分析が可能 B点 A点のオージェスペクトル A点 •ポリイミド上に堆積した導電性物質は炭素 2015/9/30 B点のオージェスペクトルポリイミドの分子構造 ポリイミドの分子構造 代表的なポリイミド⇒デュポン社のカプトン •オージェ分析では、導電性物質から窒素は検出されなかった。 •ポリイミド上に堆積した炭素は、 2015/9/30 基板のポリイミドの影響によるものではない。強制放電実験顕微鏡でのm-PIC画像(×100) 実験概要◆ 炭素を含むエタンのある場合と無い場合において、強制的に放電を起こし、その影響を分析した。 2015/9/30 Chamber Gas 1.Ar:C2H6=1:1, 2.Ar =100% 放電電圧 1.Ar:C2H6=1:1⇒７５０V 2.Ar =100%⇒４５０V ガス中の強制放電実験結果 1.Ar:C2H6＝1:1 放電回数＝５回放電回数＝１０回放電回数＝十数回 2. 純Ar •放電回数が増加する毎に、チャージアップ領域が減少 •炭素の堆積に影響を及ぼしている物質は、エタン 2015/9/30 放電ピクセル（放電回数：2000回）結論 m-PIC放電ピクセルのSEM観察を行った •SEMの２次電子像より、放電ピクセルのポリイミド上から導電性物質が観測された •オージェ分析より、堆積した物質は炭素 •ガス中の強制放電実験より、炭素の堆積の原因は、クエンチャーの炭化水素 今後の課題 •放電による炭素の発生をおこさない様なガスの調査（炭化水素を用いないクエンチャーガスの検討） •放電をおこさない様な電極デザイン（メッシュなど） 2015/9/30 謝辞 • 京大谷森研究室 2015/9/30