宇宙X線ボロメータ検出器の開発

• Project/Area Number: 06854009
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Astronomy
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 三原 建弘 理化学研究所, 宇宙放射線研究室, 研究員補 (20260200)
• Project Period (FY): 1994
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1994)
• Budget Amount: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 1994: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: X線ボロメータ / X線スペクトロコピー

Research Abstract

Barkley研究所で製作された中性子照射型ゲルマニウム結晶をボロメータ素子として用い、素子固定器具、低温から常温までの配線、回路系、データ取り込み系を自作し、「動くX線ボロメータシステム」を作り上げた。冷却器には当研究室の^3Heデュワ-を使用し0.35Kで実験した。
昨年度試作した回路系はノイズが設計値の100倍多かったが、今年度はその原因をつきとめ、2倍程度である3.5nV/√<Hz>にまで改良した。また自動バイアス調整回路を付け加え0.2Hz以下のDC成分はカットし、初段FETの動作電圧ドリフトが出力に現れないようにした結果、操作性が改善された。これにより計算上^<55>Feの5.9keVX線が検出できるメドが立ったので、液体ヘリウムを入れて実験を行い、^<133>Baの31,81keVX線の検出に成功した。しかし0.35Kに冷やすとノイズが常温の10倍に増えたため、5.9keVは検出できなかった。エネルギー分解能は33%FWHM(【.di-substituted left.】keV)と悪く、これはノイズの高さに起因する(△E=10keV)。ただしここでは波形処理を行っていないので、デジタルフィルタをかけたり波形フィッティングを行なうことにより、この数字は若千改善されるであろう。
外づけフィルタ回路を取り換え、いろいろな周波数成分をサンプルした結果、このボロメータ素子からのパルスは減衰時間1msと250msの2つの成分からなっていることがわかった。0.2-100Hz、0.2-1kHz、10-1kHzの周波数帯ではS/Nはほぼ一定であった。