2017 Fiscal Year Research-status Report
超伝導トンネル接合-超伝導コイル一体構造型X線検出器の開発
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17K14141
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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, エレクトロニクス・製造領域, 研究員 (30709598)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 超伝導 / X線検出器 / 超伝導トンネル接合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、半導体X線検出器の約10倍のエネルギー分解能を有する超伝導トンネル接合（STJ）アレイX線検出器の有感面積を大幅に拡大させるため、X線検出部（STJ部）と動作に必要な磁場を発生させるコイル部を同一基板上に配置した構造を開発することである。
有限要素法による3次元磁場シミュレーションを行うため、計算機と計算ソフトの調達を行った。計算機は、CPUが3.1GHz/10コアのデュアル、メモリが8GB×8枚のトータル64GBのシステムとした。計算ソフトは、連立方程式を有限要素法で解くことが可能なFlexPDEとした。これらを用いて、ヘルムホルツコイルの磁場シミュレーションを行い、ヘルムホルツコイル内部での磁場分布を計算することに成功した。実際の素子設計としては、1つのSTJに1つのヘルムホルツコイルを配置した構造を設計した。STJの形状は、ひし形形状とガウシアン形状の2種類とした。コイル形状は、ヘルムホルツコイルとSTJの距離を変えた4種類の形状を設計した。10mm角のデバイス上に、STJの形状2種類、コイルの形状4種類、計8種類の構造を、10個ずつ配置した。この構造のフォトマスクを作製し、素子の作製を行った。作製した素子の室温での電流電圧特性評価を行い、オープン、ショートなどの問題がないことを確認した。平成30年度に低温特性評価、X線照射実験を行う予定である。また、シミュレーションと実際の結果がどの程度正しいかを評価し、その結果をシミュレーションにフィードバックし、再度設計を行う。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究で重要な有限要素法のシミュレーション装置を構築し、計算を開始した。更に、STJとコイルを同一基板上に配置した構造の試作を開始し、1設計目のデバイスを作製するところまで進んでいる。低温特性評価も、5月末ごろに実施可能であり、おおむね順調に進展している思われる。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の計画通り、低温での評価結果を設計にフィードバックし、設計-作製-評価を年間2サイクル程度行い、最適構造の開発を進めていく。また、成果を国際会議および論文にて積極的に公開していく。
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| Causes of Carryover |
研究費を効率的に使用したために残額が発生した。研究計画遂行のための消耗品費として使用する。
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