2019 Fiscal Year Annual Research Report
超伝導分子検出器を用いた原子分子ダイナミクス研究の革新
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18H03714
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| Research Institution | Chubu University |
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Principal Investigator |
岡田 信二 中部大学, 工学部, 准教授 (70391901)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中野 祐司 立教大学, 理学部, 准教授 (20586036)
山田 真也 首都大学東京, 理学研究科, 助教 (40612073)
久間 晋 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 専任研究員 (50600045)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 超伝導検出器 / TES / イオン蓄積リング / 原子・分子物理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、高分解能X線検出器として開発された超伝導遷移端マイクロカロリメータ「TES（Transition Edge Sensor）」を、低エネルギー中性粒子のエネルギー測定に応用し、新しい質量分析装置の確立を目指す。我々の開発した低温静電型イオン蓄積リング「RICE（RIKEN Cryogenic Electrostatic Ring）」に、低速中性粒子の検出器として多素子TESシステムを導入し、蓄積イオンと中性ビーム(又はレーザー)の合流衝突実験により、極限環境下に於ける衝突ダイナミクスの研究を行う。
本研究の技術的な課題として、極低温で維持されているTES検出器（50 mK）への熱輻射軽減と、RICEの超高真空（10^-10 Pa）の維持が挙げられる。これらの課題に答えるべく、蓄積リングRICEにTESを接続し運用するため「GM冷凍機を搭載した差動排気チェンバー」及び「GM冷凍機で冷却されたRICE-TES間をつなぐ2層（4K及び60Kステージ）の円筒状輻射シールド」を製作し、TESをRICEに接続した状態での検出器全体の基本動作試験を実施した。主に熱輻射に関連する問題点を明確化し、その対策の準備を進めている。また、TESはこれまで中性分子測定器を設置していた場所よりも離れた場所に設置するため、TES設置場所にビーム検出器MCP設置しビーム位置や拡がり方の測定を行うなど、TESへのビーム入射に向けた準備も実施した。
一方、立教大学における中性分子ビーム生成システム開発はほぼ完了し、理研への移設の準備を進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
実際にTES検出器をRICEへ導入することで、熱輻射遮蔽に関連した具体的な技術的課題が明らかになりその対応が必要となったため。一方、中性分子ビーム生成システムは予定通り開発が完了し理研への移設準備が進んでおり、計画はやや遅れているが、TESを用いた中性ビーム合流衝突実験に向け着実に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
1) 円筒状輻射シールドの接続部における輻射遮蔽の強化
2) 円筒状輻射シールドとRICEの間に存在する常温領域（ゲートバルブからRICEまでの領域）からの輻射に関する熱輻射シミュレーションを行い対策を検討
3) ピンホール付きキャップやメッシュ熱輻射遮蔽窓の追加等、さらなる熱輻射軽減のため対策
4) 中性ビーム源については、立教大学にて開発していた中性分子ビーム生成システムを理研へ移設し、RICEへのセットアップを実施
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