超高分解能X線検出器によるX線分光分析の革新

2010 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21246017
• Research Institution: Tokyo Metropolitan University
• Principal Investigator: 石崎 欣尚 首都大学東京, 工学研究科, 准教授 (10285091)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田沼 肇 首都大学東京, 理工学研究科, 准教授 (30244411) ; 満田 和久 宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 教授 (80183961) ; 中井 泉 東京理科大学, 理学部, 教授 (90155648) ; 亀卦川 卓美 高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 講師 (70195220) ; 篠崎 慶亮 宇宙航空研究開発機構, 研究開発本部, 開発員 (10435802)
• Keywords: X線分光 / 超伝導材料・素子 / 超精密計測

Research Abstract

現在、既存の装置を用いて、重イオン衝突装置からの電荷交換過程によるX線放射のスペクトルをTES(Transitlon-Edge Sensor)カロリメータを用いて測定することを目標としている。TESカロリーメータはセンサーに超伝導体を用い、超伝導転移端における温度-抵抗曲線の急峻な変化を利用して、X線吸収体に入射したX線光子のエネルギーに比例したわずかな温度上昇を、抵抗値の変化として取り出す検出器である。TESを100mK以下に冷却する2段断熱消磁冷凍機(DADR)に対して必要となる改造を行い60mK以下の冷却を実現し、TESに流れる電流変化を測定するSQUIDを組み込んで動作させるところまで成功した。特に、ガスギャップ式ヒートスイッチを新規に製作して組み込み、性能の評価およびDADRに組み込んで動作させることに成功している。しかし、断熱消磁時の磁場により、TESが正常に転移しないという問題が明らかとなり、磁気シールドの改良を行っている。これと並行して、重イオン衝突装置にSi(Li)型の半導体検出器を用いた測定を行った。電子サイクロトロン共鳴型イオン源(ECRIS)を用いて生成したCおよびOの裸イオンおよびH様イオンを5-20kVの電位差によって引き出し,価数選別した後にマイクロキャピラリーから噴出させた標的気体(H_2,He)と交差させ,衝突領域からの発光を窓を持たないSi(Li)検出器によって直接測定した。軟x線領域におけるH様イオンからの発光は,1s-2p遷移が主要であり,1s-3pや1s-4p遷移もわずかに観測された。その比率は30-160keV程度の範囲では衝突エネルギーに依存しないことが判った。この傾向は,状態を選択した電荷移行断面積に関する理論計算値を用い,励起状態間遷移によるカスケードの効果を考慮することで,定性的に再現することができた。

Research Products

• [Journal Article] Time Variability of the Geocoronal Solar-Wind Charge Exchange in the Direction of the Celestial Equator (2010)
  • Author(s): Ezoe, Yuichiro ; Ebisawa, Ken ; Yamasaki, Noriko Y.; Mitsuda, Kazuhisa ; Yoshitake, Hiroshi ; Terada, Naoki ; Miyoshi, Yoshizumi ; Fujimoto, Ryuichi
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 62 Pages: 920-1192
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Development of double-stage ADR for future space missions (2010)
  • Author(s): Shinozaki, Keisuke ; Mitsuda, Kazuhisa ; Yamasaki, Noriko Y.; Takei, Yoh ; Masui, Kensuke ; Asano, Kentaro ; Ohashi, Takaya ; Ezoe, Yuichiro ; Ishisaki, Yoshitaka ; Fujimoto, Ryuichi ; Sato, Kosuke ; Kanao, Kenichi ; Yoshida, Seiji
  • Journal Title: Cryogenics Volume: 50 Pages: 597-602
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Laboratory Experiments of Solar Wind Charge Exchange in Soft X-Ray Spectroscopy (2010)
  • Author(s): Hajime Tanuma
  • Organizer: Charge Exchange Madrid 2010
  • Place of Presentation: Madrid, Spain
  • Year and Date: 20100929-20101001
• [Presentation] Constraining long-term variability of solar-wind charge exchange induced X-ray emission observed with Suzaku (2010)
  • Author(s): Hiroshi Yoshitake
  • Organizer: Charge Exchange Madrid 2010
  • Place of Presentation: Madrid, Spain
  • Year and Date: 20100929-20101001
• [Presentation] Suzaku observations of charge exchange emission from solar system objects (2010)
  • Author(s): Yuichiro Ezoe
  • Organizer: Charge Exchange Madrid 2010
  • Place of Presentation: Madrid, Spain
  • Year and Date: 20100929-20101001
• [Presentation] Challenge to reveal Solar Wind Charge Exchange mechanism with TES X-ray microcalorimeter and TMU-ECRIS (2010)
  • Author(s): Hiroki Akamatsu
  • Organizer: Charge Exchange Madrid 2010
  • Place of Presentation: Madrid, Spain
  • Year and Date: 20100929-20101001
• [Presentation] TES型X線マイクロカロリメータを用いた電荷交換反応機構の解明 (2010)
  • Author(s): 榎崇利、赤松弘規、辺見香理、江副祐一郎、石崎欣尚、大橋隆哉、神田拓真、石田卓也、田沼肇、篠崎慶亮、満田和久
  • Organizer: 日本天文学会2010年秋季年会
  • Place of Presentation: 金沢大学
  • Year and Date: 20100922-20100924
• [Presentation] 400ピクセルTES型X線マイクロカロリメータ用超伝導積層配線の開発 (2010)
  • Author(s): 江副祐一郎、大石詩穂子、阿部祐輝、赤松弘規、石崎欣尚、大橋隆哉、吉武宏、関谷典央、竹井洋、山崎典子、満田和久、師岡利光、田中啓一
  • Organizer: 日本天文学会2010年秋季年会
  • Place of Presentation: 金沢大学
  • Year and Date: 20100922-20100924
• [Presentation] 極低温冷凍機用ガスギャップ式ヒートスイッチの開発(3) (2010)
  • Author(s): 辺見香理、赤松弘規、榎崇利、石崎欣尚、大橋隆哉、星野晶夫、篠崎慶亮、満田和久、松尾宏、岡田則夫、大島泰
  • Organizer: 日本天文学会2010年秋季年会
  • Place of Presentation: 金沢大学
  • Year and Date: 20100922-20100924
• [Presentation] 大規模ピクセルTES型X線マイクロカロリメータアレイのための超伝導積層配線の開発 (2010)
  • Author(s): 石崎欣尚, 江副祐一郎, 阿部祐輝, 大石詩穂子, 赤松弘規, 大橋隆哉, 吉武宏, 関谷典央, 竹井洋, 山崎典子, 満田和久, 師岡利光, 田中啓一
  • Organizer: 日本物理学会秋季大会
  • Place of Presentation: 九州工業大学
  • Year and Date: 20100911-20100914
• [Presentation] TES型X線マイクロカロリメータで挑む電荷交換反応機構の解明-実験計画と進捗状況- (2010)
  • Author(s): 赤松弘規, 榎崇利, 辺見香理, 石崎欣尚, 江副祐一郎, 大橋隆哉, 大橋隼人, 神田拓真, 石田卓也, 田沼肇, 篠崎慶亮, 満田和久
  • Organizer: 日本物理学会秋季大会
  • Place of Presentation: 九州工業大学
  • Year and Date: 20100911-20100914
• [Presentation] Si(Li)検出器による多価イオンの電荷交換分光II (2010)
  • Author(s): 神田拓真, 石田卓也, 田沼肇, 赤松弘規, 榎崇利, 辺見香理, 石崎欣尚, 江副祐一郎, 大橋隆哉, 篠崎慶亮, 満田和久
  • Organizer: 日本物理学会秋季大会
  • Place of Presentation: 九州工業大学
  • Year and Date: 20100911-20100914