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X線マイクロカロリメータ用高感度温度計の開発

Research Project

Project/Area Number 10740135
Research Category

Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field 素粒子・核・宇宙線
Research InstitutionInstitute of Space and Astronautical Science

Principal Investigator

藤本 龍一  宇宙科学研究所, 宇宙圏研究系, 助手 (20280555)

Project Period (FY) 1998 – 1999
Project Status Completed (Fiscal Year 1999)
Budget Amount *help
¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
Fiscal Year 1999: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 1998: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
KeywordsX線マイクロカロリメータ / トランジションエッジセンサ(TES) / 超伝導薄膜 / 臨界温度 / モリブデン薄膜 / チタン薄膜
Research Abstract

バルクの臨界温度が0.92Kであるモリブデン薄膜を用いたX線マイクロカロリメータ用温度計(TES;Transition Edge Sensor)の試作を行ない、その性質を調べた。試作したTESはシリコンウェハにモリブデンと金をスパッタしたもので、モリブデンは10-50nm、金は0-400nmの範囲で厚みを変化させ、超伝導臨界温度への影響を調べた。その結果、相対的に金の厚みを増やすことにより、近接効果で薄膜の臨界温度が下がることが確認できた。ただし、製作時期によって厚みと臨界温度の関係が異なっていたことから、膜厚以外の要素も臨界温度に大きく影響していることがわかった。そこで、スパッタ時のアルゴンガスの圧力を0.1-0.3Pa(0.5-2mTorr)の範囲で変化させたところ、圧力が低くなるにつれて臨界温度が上昇することがわかった。これはアルゴンが少なくなるにつれて膜が緻密になることを示している。膜厚以外に重要と考えられるもう一つの要素は不純物である。本研究で使用したスパッタ装置はスパッタ速度が0.1nm/sとかなり遅く、また他の研究と併用しているため、不純物が多く取り込まれることになったと考えられる。したがって良質な膜を得るためには、蒸着速度を速めるほか、不純物そのものを減らしたり基板加熱によって水蒸気を取り除く等の工夫が必要である。
並行して、昨年度に引き続きチタン-金薄膜を用いたTESの製作も行なった。こちらは蒸着時の不純物を取り除く工夫をしたところ、チタン100nm、金100nmで臨界温度0.19Kという理想的な性質を持つTESを製作することに成功した。
本研究によって、0.1K程度で動作するTESの製作にめどがたったことから、今後はX線マイクロカロリメータへ応用し、高いエネルギー分解能を有するX線分光器の開発を行なっていく予定である。

Report

(2 results)
  • 1999 Annual Research Report
  • 1998 Annual Research Report
  • Research Products

    (3 results)

All Other

All Publications (3 results)

  • [Publications] Fujimoto, R.: "Development of a superconducting X-ray microcalorimeter with a titanium/gold thin film as a thermometer"Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A. (印刷中). (2000)

    • Related Report
      1999 Annual Research Report
  • [Publications] Mitsuda, K.: "Multi-pixel readout of transition-edge sensors using a multi-input SQUID"Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A. 436. 252-255 (1999)

    • Related Report
      1999 Annual Research Report
  • [Publications] H.Kudo,S.Shoji,R.Fujimoto,K.Mitsuda 他: "Development of the high energy resdution X-ray Micro-bolometer for detecting Cosmic Rays" The 2nd.Int.Symp.on Electrochemical Microsystem Technology. 122-123 (1998)

    • Related Report
      1998 Annual Research Report

URL: 

Published: 1998-04-01   Modified: 2016-04-21  

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