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2011 Fiscal Year Annual Research Report

超高分解能X線検出器によるX線分光分析の革新

Research Project

Project/Area Number 21246017
Research InstitutionTokyo Metropolitan University

Principal Investigator

石崎 欣尚  首都大学東京, 理工学研究科, 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  独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所 宇宙物理学研究系, 教授 (80183961)
中井 泉  東京理科大学, 理学部, 教授 (90155648)
亀卦川 卓美  大学共同利用機関法人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  独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 筑波宇宙センター 研究開発本部, 研究員 (10435802)
KeywordsX線分光 / 超伝導材料・素子 / 超精密計測
Research Abstract

電子サイクロトロン共鳴型イオン源多価イオン衝突装置を用いて地上で電荷交換反応X線を発生し、高エネルギー分解能のX線スペクトルの基礎データを測定することを目的として、超伝導遷移端温度計(TES)型X線マイクロカロリメータの動作環境の構築を行った。TESの動作温度100 mK以下に冷却するためには、2段式断熱消磁冷凍機を用いた。冷却能力の確認試験を行ったところ、液体ヘリウムの保持時間は48 h、最低到達温度は45 mK、100 mK以下の保持時間は2.6 hであり、温度環境の実現にめどがついた。続いて、TESを流れる電流の微小変化を測定するSQUIDをCryo-PermとNbで磁気遮蔽を行い、4 Kステージ上に設置して正常動作することを確認した。一方、検出器ステージに設置したTESが超伝導遷移しないという問題が明らかとなり、残留磁場の影響が疑われる。
並行して、電子サイクロトロン共鳴型イオン源で生成した水素様多価イオン (C5+,N6+,O7+)を太陽風と同等の速度 (300-800 km/s) にまで減速して希薄な気体標的 (H2,He,CH4)と衝突させ,一電子捕獲断面積および軟X線発光断面積の絶対値を系統的に測定した。一電子捕獲断面積については,全ての衝突系において従来の報告値と矛盾のない値が得られた。発光スペクトルについては,解析によって1s2-1snp (n = 2-5) 遷移の発光断面積を求めた。その結果,高励起状態からのカスケードによって最終的に1s2p状態の占有数が多くなり、何れの場合においても1s-2p 遷移が主要となることが判った。また,電子捕獲断面積と発光断面積の値を比較することで,一電子捕獲によって生成する一重項と三重項の生成断面積の比が統計重率の1:3 に近い値を取るという結果を得た。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

平成23年8月までに、TES カロリメータの性能評価をすませ、平成24年3月までに、イオンリングへの接続まで実施する予定であった。TESカロリメータが2段式断熱消磁冷凍機で超伝導遷移しないという問題が発生し、解決に時間を要している。また節電による装置停止と液体ヘリウムの入手難もあったため、実験期間の延長が必要となった。

Strategy for Future Research Activity

2段式断熱消磁冷凍機を用いた超伝導遷移端温度計(TES)型X線マイクロカロリメータの動作環境の構築を継続するとともに、TESカロリメータを多価イオン衝突装置に接続しての測定が行えない場合も考慮して、代替の検出器を用いた測定を計画、実行する。

  • Research Products

    (13 results)

All 2012 2011

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (6 results)

  • [Journal Article] Development of Active Gas-Gap Heat Switch for Double-Stage Adiabatic Demagnetization Refrigerators2012

    • Author(s)
      Y. Ishisaki, K. Henmi, H. Akamatsu, T. Enoki, T. Ohashi, A. Hoshino, K. Shinozaki(13) S. Oishi, , H. Matsuo, N. Okada, T. Oshima
    • Journal Title

      Journal of Low Temperature Physics

      Volume: 167 Pages: 777-782

  • [Journal Article] Development of Laboratory Experimental System to Clarify Solar Wind Charge Exchange Mechanism with TES Microcalorimeter2012

    • Author(s)
      T. Enoki, Y. Ishisaki, H. Akamatsu, Y. Ezoe, T. Ohashi, T. Kanda, T. Ishida, H. Tanuma, K. Shinozaki, K. Mitsuda
    • Journal Title

      Journal of Low Temperature Physics

      Volume: 167 Pages: 771-776

  • [Journal Article] Development of Superconducting Multilayer Wiring for Large Arrays of TES X-ray Microcalorimeters2012

    • Author(s)
      S. Oishi, Y. Ishisaki, Y. Ezoe, Y. Abe, Y. Enokijima, R. Hosoya, T. Ohashi, K. Mitsuda, T. Morooka, K. Tanaka
    • Journal Title

      Journal of Low Temperature Physics

      Volume: 167 Pages: 220-225

    • DOI

      10.1007/s10909-012-0487-9

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Development of Multilayer Readout Wiring for Large-format TES X-ray Microcalorimeter2011

    • Author(s)
      Y.Ezoe, Y.Ishisaki, S.Oishi, Y.Abe, T.Ohashi, H.Yoshitake, N.Sekiya, N.Y.Yamasaki, K.Mitsuda,
    • Journal Title

      IEEE Trans. Applied Superconductivity

      Volume: 21 Pages: 246-249

  • [Journal Article] Enhancement of Terrestrial Diffuse X-Ray Emission Associated with Coronal Mass Ejection and Geomagnetic Storm2011

    • Author(s)
      Y. Ezoe, Y. Miyoshi, H. Yoshitake, K. Mitsuda, N. Terada, S. Oishi, T. Ohashi
    • Journal Title

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      Volume: 63 Pages: 691-704

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Laboratory experiments on soft x-ray emissions from the solar wind2011

    • Author(s)
      T. Kanda, H. Ohashi, S. Maeno, T. Ishida, H. Tanuma, H. Akamatsu, Y. Abe, W. Yokota, K. Henmi, Y. Ishisaki, Y. Ezoe, T. Ohashi, K. Shinozaki, K. Mitsuda
    • Journal Title

      Physica Scripta

      Volume: 144 Pages: 014025

  • [Journal Article] 宇宙用X線マイクロカロリメータ検出器2011

    • Author(s)
      石崎欣尚 and The ASTRO-H SXS Team
    • Journal Title

      応用物理学会放射線分科会誌「放射線」

      Volume: 37 Pages: 217-226

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 太陽風多価イオンの電荷交換反応II2012

    • Author(s)
      石田卓也
    • Organizer
      日本物理学会2012 年春季大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学
    • Year and Date
      20120324-20120327
  • [Presentation] TES 型X 線マイクロカロリメータの放射線耐性試験2012

    • Author(s)
      榎島陽介
    • Organizer
      日本物理学会2012 年春季大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学
    • Year and Date
      20120324-20120327
  • [Presentation] 磁気嵐に伴う地球からの広がった軟X 線放射の「すざく」による観測2012

    • Author(s)
      石川久美
    • Organizer
      日本天文学会2012 年春季年会
    • Place of Presentation
      龍谷大学
    • Year and Date
      20120319-20120322
  • [Presentation] DIOS 衛星搭載を目指した大規模ピクセルTES 型X 線マイクロカロリメータアレイの開発2011

    • Author(s)
      大石詩穂子
    • Organizer
      日本天文学会2011 年秋季年会
    • Place of Presentation
      鹿児島大学
    • Year and Date
      20110919-20110922
  • [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(2)2011

    • Author(s)
      榎崇利
    • Organizer
      日本天文学会2011 年秋季年会
    • Place of Presentation
      鹿児島大学
    • Year and Date
      20110919-20110922
  • [Presentation] 太陽風多価イオンの電荷交換反応2011

    • Author(s)
      石田卓也
    • Organizer
      日本物理学会2011 年秋季大会
    • Place of Presentation
      弘前大学
    • Year and Date
      20110916-20110919

URL: 

Published: 2014-07-24  

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