宮崎大学でのほぼ完全自作の Micromegas 製作の試み - 失敗作の話 -

1. 宮崎大学でのほぼ完全自作のMicromegas製作の試み　-失敗作の話-宮崎大学でのほぼ完全自作のMicromegas製作の試み　-失敗作の話- １．過去にうまく動作したMicromegasについて ２．ちょっと新しいMicromegasのアイディアとその動機 ３．その結果と教訓 ４．さらに悪あがき ５．まとめ。過去に回帰か ６．おまけ 宮崎大学工学部材料物理工学科 松田達郎、池本尚之、末武智希 第3回マイクロパターンガス検出器研究会＠佐賀大学、2007年1月27日

2. １．過去にうまく動作したMicromegasについて 過去2回のMPGD研究会で報告したもの

3. Micromegasの肝のプリント基板と支柱 KEK E248で開発したMGWC用の基板と支柱を流用し、 支柱の上にマイクロメッシュを被せてMicromegasを製作した オリジナルの Micro Gap Wire Chamber （プリント基板および支柱の構造） 銅ストリップライン 0.9mm幅、50μm厚、1mmピッチ 支柱（フォトレジスト） 150μm幅、 50μm厚 フォトレジストをストリップラインの隙間をまたいで設置 NIM A 418(2002) pp.166-173 銅ストリップライン フォトレジスト マイクロメッシュ

4. ２．ちょっと新しいかもしれないMicromegasのアイディアとその動機２．ちょっと新しいかもしれないMicromegasのアイディアとその動機 （これまでの基板の問題） • 製作はプロが行う（キーコム（株）に製作を依頼） • 新しい基板をテストするにもお金（軽く数十万円）と手間が掛かる （新しい思いつきか？） • レーザー加工（篠崎製作所）で、数十μm単位でカプトン（ポリイミド）シートを加工できることを知った。 →　このポリイミドシートをマイクロメッシュとプリント基板の間に支える支柱にできないか？ • プリント基板を製作できるプリント基板加工機（ミッツ製）を購入した。 →　比較的簡単にプリントパタンを製作できる。 →　プリント基板、支柱、マイクロメッシュを分離することで、いろいろなバリエーションのMicromegasのテストが可能ではないか？

5. レーザー加工したポリイミドメッシュ 50μm厚ポリイミドシートに 50μm線幅ラインを加工した。 ラインのピッチは1mm。 （拡大写真） 加工した“ポリイミドメッシュ” にマイクロメッシュを重ねた ところ （拡大写真）

6. プリント基板の加工 • プリント基板加工機はパソコンでデザインしたプリントパタンを簡単に加工できる。 プリント基板加工機 加工したプリント基板の上に “ポリイミドメッシュ”載せた 組み上げて実際にテストをする

7. ３．その結果と教訓 （結果） • 空気中でのテストで、数十ボルトの印加で放電し、“ポリイミドメッシュ”のラインの一部が炭化した。 • 炭化してしまうと絶縁も壊れ、リーク電流が流れる。 • その後、幾つかの穴の開い たポリイミドシートを自作テスト したが、リーク電流を抑制でき ず。 （微小な放電で一部が炭化 しているのではないか？） （教訓） →この“アイディア”は無理か？！ ポリイミドは燃えるとと別の物質（炭）になる？ 黒く焦げている

8. ４．さらに悪あがき • “過去”のMicromegasでは、フォトレジストやソルダーレジストを絶縁材として、うまくマイクロメッシュとプリント基板を支持してくれた。 • フォトレジストは感光性樹脂で、プリント基板のエッチング工程の際の保護材（エッチングレジスト材）となる。 • ソルダーレジストは、プリント基板への半田付け際の半田の飛び散りなどから保護する耐熱性コーティング材。 • サンハヤトからホビー用に感光性樹脂でできたソルダーレジストセットというものが販売されている。 • これをプリント基板に手で50μm程度の厚さに塗布し、パタンを作り、支柱とできないか？

9. ソルダーレジストの塗布と現像 紫外線が照射されたところだ けレジスト材が硬化する。炭 酸ナトリウム溶液で“現像”す る。50μm厚を目標とした。 紫外線ライト 紫外線感光性ネガタイプ ソルダーレジスト溶剤 マスクパタン 作品（3作目） →放電、リーク電流はかなり抑制できた。 しかし、うまく信号は見えず。厚すぎるのか？ 厚さを一様に塗るは難しい。

10. ５．まとめ。過去に回帰か • ポリイミド（カプトン）支柱は難しい。（放電が起こると、その部分が炭化し、絶縁が悪くなるのかと推定） • 手作業でソルダーレジストを塗布し、加工するのも数十μmでは容易ではない。（熟練すればある程度のものは可能かも？今後の練習に期待） • 旭化成エレクトロニクスから、プリント基板にフィルム状のフォトレジストをラミネートしたサンプル 　をもらった。これはとても綺麗である。やはり、フィルム状のフォトレジストあるいはソルダーレジストが最も有力に思える。 • しかし、フィルムのラミネート、マスクの貼り付け、感光はプロに委ねざるを得ない。 • 当初の比較的簡単にMicromegasを作成するという目標は難しい？

11. 旭化成エレクトロニクスのドライフィルムレジスト旭化成エレクトロニクスのドライフィルムレジスト ”サンフォート™”をプリント基板にラミネートしたもの。 フィルムの厚さは50μm、120μｍなどがある。

12. ６．おまけ（絶縁材の素材の検討） フォトレジスト、ソルダーレジストはアクリル樹脂であり、 従って、ポリイミド（カプトン）、フォトレジスト、ソルダーレジスト、すべて有機物であり、すべて燃える。 Wikipediaでポリイミドを見ると、次のような記述がある。 「通常の高分子に比べて破格の高強度、耐熱性を有する。電気絶縁性も優れており、電子回路の絶縁材料として用いられる。」 とすると、ポリイミドの方がアクリル樹脂より優れているように思えるのに、我々の現在までの試みでは、Micromegasに使用する絶縁材としては、アクリル樹脂の方は使えたが、ポリイミドは使えないという状況である。 なぜか？ガス検出器は、通常の電気回路とは違うからか？炭化のし易さ、燃焼速度の問題？ GEMではこのような問題はないのか？

14. MicroMEGAS（MiroMEsh Gaseous Structure）の原理 ・プリント基板技術 ・工業用金属メッシュ板 を使用。

15. 今回使用したMicro-Meshはどんなものか？ • ニッケル製 • 500ワイヤー/インチ • 透過度60% • ワイヤー径 0.00045インチ • 穴のサイズ0.00155インチ 一般にはフィルターとして使 われるもののようだ。

16. テスト実験の構成