Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
超伝導遷移端マイクロカロリメータ(TES)は，非分散でありながら回折格子に匹敵する高いエネルギー分解能を実現するX線検出器である．遮蔽窓に穴を開けて安定に動作させることができれば，中性粒子計測を含め応用範囲が格段に広がることが期待される．本研究では，3次元の電磁界・熱シミュレーション計算と実測を駆使して最適なシールド環境を実現し，最終的には遮蔽窓なしでTESを安定動作させる方法論の確立を目指す．これによりTES応用の基盤を強化し，TESカロリメータを中性粒子計測を含む他の分野での最先端計測に生せるようにする．これはまた，初期宇宙観測等，天文観測のブレークスルーにも繋がることが期待される．
概要3次元電磁場シミュレーションにより，任意の磁気シールド形状において強磁性体・超伝導体，静磁場・高周波磁場の計算ができるようになった．超伝導体の場合は，完全導体もしくは非透磁率の非常に小さな材質として扱う．例えば超伝導体の磁気シールドでは開口部にメッシュを入れることで遮蔽効果を改善できること，その違いはシールド外で排除できる磁束の違いで説明されることが理解できた．薄いフィルタに関してはメッシュの切り方に工夫が必要であり，フィルタを厚み0の2次元モデルとすることで取り扱うことができるようになった．並行して，ホール素子を用いた磁場の測定を行ない，シミュレーション計算結果と比較を行なった．磁場中に強磁性体シールド材の平板を置いてその周辺の磁場を測定し，計算結果と比較することにより，シールド材の比透磁率を評価することができるようになった．また実際にTES型X線マイクロカロリメータの動作に使用している磁気シールドに対して極低温下でホール素子を用いて磁場測定を行ない，シミュレーション計算結果と比較を行なった．磁場に対する感度は10 mT程度しか実現できなかったが，その範囲で実測と計算結果は概ね一致し，磁気シールドの飽和を含めて再現できていることを確認した．以上の成果を踏まえ，他のグループのTES型X線マイクロカロリメータ用の磁気シールドの設計検討を支援した．これは関連分野における基盤技術として貢献できていることを示しており，本研究の主要な目的を達成できた．また，今後のＸ線天体の撮像精密分光観測を念頭において，搭載機器の開発と観測的研究も進めた．
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
All 2021 2020 2019
All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results, Peer Reviewed: 2 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)
Publications of the Astronomical Society of Japan
Volume: － Issue: 3 Pages: 584-595
10.1093/pasj/psab022
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
Volume: 491 Issue: 3 Pages: 3411-3418
10.1093/mnras/stz3188
