マイクロマシ-ニング技術を応用したX線・赤外線検出器の開発

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09440092
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Institute of Space and Astronautical Science
• Principal Investigator: 満田 和久 宇宙科学研究所, 宇宙圏研究系, 助教授 (80183961)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 清水 裕彦 理化学研究所, 研究員 (50249900) ; 村上 浩 宇宙科学研究所, 宇宙圏研究系, 教授 (40135299) ; 田島 道夫 宇宙科学研究所, 衛星応用工学研究系, 教授 (30216965) ; 藤本 龍一 宇宙科学研究所, 宇宙圏研究系, 助手 (20280555) ; 庄子 習一 早稲田大学, 理工学部, 教授 (00171017)
• Keywords: X線検出器 / X線分光器 / カロリメータ / ボロメータ / マイクロマシ-ニング

Research Abstract

本年度は、より低ノイズ、高感度なX線・赤外線マイクロカロリメータ(ボロメータ)の開発のため、カロリメータに用い温度センサーの改良と、マイクロマシ-ニング技術を用いた検出器構造体の開発を行った。温度センサーの改良としては、シリコン基板上にイオン打ち込みにより作成する半導体温度計と、超伝導薄膜を用いた温度計の2種類の温度計の開発を平行してすすめている。
半導体温度計については、イオン打ち込みおよびアニーリングの条件を調整することにより、0.1Kから1Kの範囲で抵抗の温度係数の高い、したがって感度の高い温度計を製作することに成功した。最適な製作条件を得ることができたので、安定に製作することができる。
超伝導薄膜を用いた温度計に関しては、アルミ薄膜を用いた温度計を持つ簡単なカロリメータ構造と、SQUIDを電流計として用いてカロリメータに流れる電流を読み出す装置を製作した。アルミの臨海温度附近で、このカロリメータの動作試験を行い、基本的な動作を確認することができた。しかし、SQUIDの読み出しノイズが予想よりも大きく、測定系の電磁シールド対策などの課題であることがわかった。
検出器構造の研究として、はしご構造を持つカロリメータアレイを試作し、さらにこれに半導体温度計を組み込むところまで成功した。しかし、最初に製作した素子構造では政策の歩留まりを高くできないことがわかった。このため、素子の構造と製造プロセスの再検討を行った。その結果にもとづいた新しいデザインの素子の製作が現在進んでいる。

Research Products

• [Publications] 藤本、満田、庄子, 他: "高波長分解能と一検出をめざしたX線マイクロカロリメータの開発" 日本機会学会ロボティクス・メカトロニクス講演会'97講演論文集. VOL A. 131-132 (1987)
• [Publications] 工藤、 庄子、 藤本 他: "宇宙放射線計測用高感度X線マイクロボロメータの開発" 電気学会・全国大会予稿集(発表予定). (1998)
• [Publications] 宮崎、 藤本、 満田 他: "マイクロマシ-ニング技術を用いたマイクロカロリメータの開発" 日本天文学会‘98年春期年会予稿集. W04b (1998)
• [Publications] 昆野、 藤本、 満田, 他: "超伝導トランジションエッジを用いた温度センサーの開発" 日本天文学会‘98年春期年会予稿集. W17a (1998)