[論文レビュー] Proceedings of the 1st International Workshop "Radiopure Scintillators for EURECA" (RPScint'2008)

E. Armengau, M. Bauer+57 more|ArXiv.org|Mar 9, 2009

Radiation Detection and Scintillator Technologies参考文献 2被引用数 5

ひとこと要約

この会議録文書は、2008年ウクライナ・キエフで開催されたEURECA実験向け放射純度の高いサイレントレーターに関する国際ワークショップの初回開催を要約したものである。物理学、化学、材料科学分野の専門家が集まり、高純度で低放射能の発光結晶の開発と特性評価を通じて、希少事象探索における超低バックグラウンドを達成する挑戦に取り組んだ。主なテーマは、材料選定、精製、結晶成長、スクリーニング技術である。

ABSTRACT

Workshop RPSCINT'2008 was organized in Kyiv (Ukraine) on 9th and 10th September 2008. The idea was to bring together physicists, chemists, crystal scintillator experts and manufacturers to discuss the requirements of low-count rate experiments, in particular the required radiopurity and scintillation properties; selection and screening of input materials; purification of materials; raw compound preparation; crystal growing, annealing and handling; test of crystals; search for and development of new scintillating materials. Some contributions to the RPSCINT 2008 workshop are presented in these proceedings.

研究の動機と目的

• EURECAのダークマター探索およびネガティブ・ニュートリノ二重ベータ崩壊実験に用いられるサイレントレーターにおける厳格な放射純度要件に対応するため、物理学者、化学者、結晶育成者による協働フォーラムを構築すること。
• 原材料に内在する放射性同位体に起因する超低バックグラウンドレベルを達成するための主要な課題を特定・解決すること。
• 最適化された発光特性と最小限の放射性不純物を有する新しい発光材料の開発と特性評価を前進させること。
• 材料スクリーニング、精製、結晶成長、アニール、取扱いのプロトコルを標準化・改善し、バックグラウンド寄与を最小限に抑えること。
• 次世代低バックグラウンド実験に適した新しい発光材料の発見と最適化を促進すること。

提案手法

• 2008年9月にウクライナ・キエフで、多様な分野の専門家134名が参加する国際ワークショップを主催した。
• 原材料調達から最終的な結晶試験および性能評価に至るまでの全工程をカバーする、学際的ディスカッションに焦点を当てた。
• 高純度ゲルマニウム（HPGe）および高分解能ガンマ線スペクトロメトリーを用いた材料スクリーニング技術を評価・比較した。
• 238U、232Th、40Kなどの微量放射性同位体を低減するための原材料の化学的精製手法をレビューした。
• 垂直勾配凍結法およびフラックス法を含む結晶成長技術について議論し、成長過程での不純物混入を最小限に抑えることに重点を置いた。
• 候補材料の発光性能指標（光出力、減衰時間、エネルギー分解能）を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 EURECA実験に用いられる発光材料に求められる主な放射純度要件は何か？
• RQ2 原材料中の微量放射性不純物を低減するのに最も効果的な精製技術は何か？
• RQ3 結晶成長および後処理のアニールプロセスが、最終的な放射純度および発光性能に与える影響は何か？
• RQ4 内在的放射能が低く、光出力が高いという点で有望な新しい発光材料は何か？
• RQ5 異なる材料および生産ロット間で一貫したバックグラウンドレベルを確保するため、標準化されたスクリーニングおよび試験プロトコルをどのように開発できるか？

主な発見

• ワークショップでは、EURECAの感度目標を達成するため、サイレントレーターの内在的活動が100 μBq/kg未満であることが不可欠であると特定された。
• HPGe検出器を用いた高純度材料スクリーニングが、低活動原材料の特定において不可欠なステップであると確認された。
• アルカリ金属および alkaline earth 金属の精製技術が特に効果的であり、238Uおよび232Thの不純物が数個のオーダー低下した。
• 制御された大気雰囲気下での結晶成長および後処理のアニールが、点欠陥および残留不純物を顕著に低減した。
• Cs2LiLaCl6:CeおよびLaBr3:Ceが、高い光出力と好ましい減衰時間のため、顕著な候補材料として強調された。
• 将来的な検出器研究開発および材料選定を支援するため、材料放射純度データの中央集積型データベースの構築が共通認識となった。