2004 Fiscal Year Annual Research Report
宇宙におけるミッシングバリオンの観測をめざしたマイクロカロリメータアレイの開発
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16340077
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
石崎 欣尚 東京都立大学, 大学院・理学研究科, 助手 (10285091)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大橋 隆哉 東京都立大学, 大学院・理学研究科, 教授 (70183027)
満田 和久 JAXA, 宇宙科学研究本部・高エネルギー天文学研究系, 教授 (80183961)
藤本 龍一 JAXA, 宇宙科学研究本部・高エネルギー天文学研究系, 助手 (20280555)
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| Keywords | X線 / マイクロカロリメータ / 超伝導遷移端検出器 / 断熱消磁冷凍機 / ミッシングバリオン / 中高温銀河間物質 |
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| Research Abstract |
エネルギー分解能2eV,16×16ピクセルのTES (Transition Edge Sensor)型カロリメータシステムの実現へ向けて、(1)カロリメータ素子の性能評価と製作へのフィードバック、(2)256ピクセル信号読み出し部の動作検証、(3)小型衛星用の断熱消磁冷凍機とのインターフェイス検討、の3段階を順次すすめた。これらの実験結果や設計検討の結果に関しては、宇宙の中高温銀河間物質(WHIM = Warm Hot Intergalactic Medium)を酸素の輝線(OVII, OVIII)を用いてマッピングする小型衛星ミッションであるDIOS (Diffuse Intergalactic Oxygen Surveyor)計画の提案書としてまとめられたほか、SPIE国際会議において発表を行った。特に、世界に先駆けて16×16ピクセルのマッシュルーム形状ビスマス吸収体をつけたTES型マイクロカロリメータアレイの製作を行い、X線信号の検出に成功した。その一方、温度サイクルにより吸収体が剥離するといった密着性の問題や、パルスの時定数に長い時間成分が現れて十分なエネルギー分解能が出ないといった問題も明らかとなり、その原因について界面での熱伝導の観点から考察した。256ピクセルの信号の読み出し部については、TESカロリメータ用に最適化をした8入力SQUID(超伝導量子干渉素子)の設計を行って素子を発注したほか、室温部の超低雑音アンプの開発も進行中である。また、TESカロリメータのプラズマ診断に対する性能を実際に検証するために、新たに産業技術総合研究所の核融合プラズマ研究グループと共同研究を開始し、逆磁場ピンチプラズマ装置で生成される〜600eV程度の重水素プラズマからのX線スペクトルを測定する実験を行った。そのために、小型の断熱消磁冷凍機にTESカロリメータを組み込んで動作させる環境を整備し、さらに軟X線に対する感度を上げるために極薄いアルミ蒸着フィルム(0.5μm×5枚)を使用するなどの工夫を行った。実験の結果、プラズマ装置からのX線信号の検出に成功し、そのスペクトルを解析することでプラズマの温度分布や不純物(Fe, Oなど)の量について調べた。この結果についてはプラズマ物理の国際学会において発表を行い、論文を準備中である。
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