Gamma Irradiation at Takasaki

高崎ガンマ線照射実験の概要

量子科学技術研究開発機構の高崎量子応用研究所にあるガンマ線照射施設を使用する

主に半導体センサーの表面損傷の影響を調べるために使用

コバルト60のガンマ線が照射され、初日にセットアップして数日後に取りに行く形で数日当て続けることで目的の放射量にする

最大約10kGy/h、最低0.2kGyの線量率まで調整でき、その線量率で何時間当てるかで調整可能

※施設内で照射棟が3つ、照射室が8つあり、それらすべて合わせての線量率の範囲なので、同じ照射室でそのすべてのレンジが使えるわけではない点は注意。(複数の照射点のサンプルを同時に充てたいときなど)

現在開発を行っているピクセル検出器においてピクセル境界での検出効率低下が見られてきた。

この検出効率低下が表面損傷なのかバルク損傷なのかの問題の切り分けを行うため、ガンマ線照射を2015年５月に行った。

高崎量子応用研究所食品照射棟で照射試験を行った。基本的スペックはURL通り。

照射前に線源からの距離依存性 _20150428_F2cell.pdf　のグラフをもらえるので、照射量ごとに距離と時間を設定する。

May2015(2015.4.28~2015.5.8)　KEK79,81,93を照射（これらのセンサーは2015Jun Testbeam@CERN → 2015July proton-irrad@CYRIC → 2015Sep Testbeam@CERN）

線源から5cm(11.4kGy/h)で10days 、total dose ~ 2.4MGy

実際の照射量は"Radix"をセンサーの裏と表に貼り、3hourでの照射量から計算

→大体、10kGy/h

2020年度から研究を続けているAC-LGADの放射線耐性について、TIDによる影響を調べたいということでサンプルをつくることに

DCLGADではそれほど影響はないということが分かっており、今回のサンプルのAC電極をもつLGADセンサーでも同じように影響が小さいのかどうか確かめる

陽子線照射のNIELダメージから推定したの値に近い照射量を当て、実際にTIDの影響を調べる

＜照射点＞

1MGy,250kGy,100kGy,70kGy,10kGy

を参照

(そこまで詳しく書いてないため、上のスプレッドシートやGenralInfomationページを見てください)

吸収線量Gy：物質1kgが1Jの放射線を吸収したら1Gy

以下の条件を使ってガンマ線のエネルギーからGyを概算した

照射するセンサー
- 3mm角、厚さ200um
- シリコン製、密度2.33g/cm^3 --> 質量0.00419g
コバルトからのガンマ線のエネルギー：1.3MeV
放射線量：4.7ペタBq
ガンマ線のシリコン透過率：0.998
- 比重が同じ(はずの)コンクリートが25cmで透過率0.1になることから計算
- y(透過率)=10^(-x/250)　xはmm

今回は1m離れた場所に置いたセンサーの吸収線量を概算

計算式

(吸収線量/h)=(センサー面積/1mの球の体積)