| Project/Area Number |
21H03754
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 80040:Quantum beam science-related
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
藤井 剛 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 量子・AI融合技術ビジネス開発グローバル研究センター, 主任研究員 (30709598)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥11,180,000 (Direct Cost: ¥8,600,000、Indirect Cost: ¥2,580,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥7,410,000 (Direct Cost: ¥5,700,000、Indirect Cost: ¥1,710,000)
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| Keywords | X線検出器 / ウィンドレス / 超伝導 / SEM-EDS |
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| Outline of Research at the Start |
様々な次世代機能性材料中のナノスケールでの微量元素分布計測に向けた、結晶分光器の高エネルギー分解能と半導体検出器の高検出効率を両立する究極の軟X線検出器の実現を目指し、冷却ポリキャピラリーレンズと超伝導トンネル接合（STJ）アレイX線検出素子を組み合わせたウィンドレス超伝導X線検出器を開発する。本提案では、通常室温に設置しているポリキャピラリーレンズを数10Kまで冷却することで、STJに影響を及ぼす黒体輻射光子の発生率を大幅に低減し、X線ウィンドウが無くても動作可能なウィンドウ超伝導X線検出器を実現させる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
結晶分光器の高エネルギー分解能と半導体検出器の高検出効率を両立する究極の軟X線検出器の実現を目指し、冷却ポリキャピラリーレンズとSTJアレイX線検出素子を組み合わせたウィンドレス超伝導X線検出器の開発を実施している。
2022年度までの成果として、ポリキャピラリーレンズを冷却した場合、X線の検出効率が低下してしまうことが分かっている。この原因は、冷却に用いている冷凍機の振動などではなく、ポリキャピラリーレンズを冷やしているという本質的なところであった。
そのため、2023年度は、ポリキャピラリーレンズとX線検出器の間にポリキャピラリーレンズとX線検出器間の視野を冷却するための筒構造を開発した。この筒を、スターリング冷凍機を使用し、冷却することで、X線検出器に到来する室温黒体輻射を大幅に削減することができる。このシステムとアパーチャー付き構造を搭載したX線検出器を用いて、4Kステージに開口径10㎜のポリイミドとアルミニウムの極薄複合膜からなるX線ウィンドウを1枚設置した状態で、問題なく検出器動作することを確認した。これらの結果から、検出器上のアパーチャー構造（0.3 K）や4Kステージ上のアパーチャー構造をより最適化することで、ウィンドレス化は可能であると考えられる。更に、本検出器システムの安定性評価を行い、1年程度の運用においても、特性の低下は無く、変動幅も1%で有り、非常に信頼性の高いシステムを実現出来ていることを確認した。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(3 results)
