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エネルギー分散型回折による結晶構造解析システムの研究

Research Project

Project/Area Number 15686039
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Nuclear engineering
Research InstitutionNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology

Principal Investigator

福田 大治  独立行政法人産業技術総合研究所, 計測標準研究部門, 研究員 (90312991)

Project Period (FY) 2003 – 2004
Project Status Completed (Fiscal Year 2004)
Budget Amount *help
¥20,410,000 (Direct Cost: ¥15,700,000、Indirect Cost: ¥4,710,000)
Fiscal Year 2004: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2003: ¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Keywords高エネルギー分解能 / 極低温 / 光計数率 / 近接二重層 / 超伝導転移温度 / ケミカルシフト / イメージング / 高計数率 / シングルフォトン検出
Research Abstract

本研究では、超伝導検出器をエネルギー分散型X線検出器として適用し、高精度結晶構造解析システムの実現を目指した予備的な研究を行ったものである。本年度は、この技術の実現化に必要な以下の三つの要素技術の開発を行った。(1)超伝導転移端検出器のX線光子入射位置依存性の解明、(2)超伝導転移端検出器内の超伝導電流分布の解明、そして(3)測定対象物の構造解析を行なうための蛍光X線分析技術の開発である。まず(1)については、Ir/Au近接二重層超伝導薄膜からなる転移型検出器を作成し、シングルピクセルにおける基本特性の解明を行なった。これにより、5.9keVのX線に対して9.4eVのエネルギー分解能が得られ、本システムを実現する上で充分な性能を持つ技術の開発に成功した。さらに、結晶構造解析を行なうことを目的として、X線光子の入射位置を特定できる20要素からなるピクセル型検出器を開発した。本デバイスの応答信号の波形解析を行なうことにより、X線入射位置を同定することに世界で初めて成功した。次に(2)では、デバイスの検出限界とエネルギー分解能を決めるノイズ要因について考察するため、超伝導転移領域におけるデバイスの動作原理の解明を行なった。素子内部を流れる超伝導流についてGL理論を基に超伝導転移曲線と比較しながら考察することで、検出器感度は素子内部の電流の流れ方によって大きく依存した振る舞いをすることを示した。また、(3)として本システムの実証を目指しシンクロトロン放射光を光源として用いた実験を行った。ステンレスによる標準試料を測定対象として本研究により開発した超伝導転移型検出器でエネルギー分散測定を行ったところ、CrやMnの蛍光ピークを明確に分離できる結果が得られた。これは従来の半導体X線検出器では不可能な性能であり、本研究により開発したシステムの有意性を示すことに成功した。

Report

(2 results)
  • 2004 Annual Research Report
  • 2003 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2005 2004 Other

All Journal Article (4 results) Publications (4 results)

  • [Journal Article] Noise and signal analysis of Ir/Au TES with asymmetrical slits parallel to the electric current2005

    • Author(s)
      Daiji Fukuda, Hiroyuki Takahashi
    • Journal Title

      IEEE Trans.on Appl.Supercon. (to be published)

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Digital signal processing based on a clustering algorithm for Ir/Au TES microcalorimeters2005

    • Author(s)
      N.Zen, Y.Kunieda, H.Takahashi M.Nakazawa, D.Fukuda
    • Journal Title

      IEEE Trans.on Nucl.Sci. (to be published)

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Comparison of Superconducting Transition Characteristics of Two Iridium/Gold Bilaver Transition Edge Sensor Devices2004

    • Author(s)
      Y.Kunieda, D.Fukuda, Masashi Ohno, Hiroyuki Takahashi et al.
    • Journal Title

      Jpn.J.of Appl.Phys. 43,5A

      Pages: 2742-2744

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Development of X-ray microcalorimeter using Ir/Au-TES2004

    • Author(s)
      K.Yuichi, M.Ohno, M.Nakazawa, H.Takahashi, D.Fukuda et al.
    • Journal Title

      Radiation 30,2

      Pages: 165-169

    • NAID

      10013361286

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Publications] Daiji Fukuda: "A new X-ray microcalorimeter based on a pixelated TES array"IEEE Trans.on Appl.Super.. 13(2). 653-656 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] Masashi Ohno: "Development of an X-ray imaging microcalorimeter with a pixel-type Ir transition edge sensor"Nucl.Instrum.and Meth.in Phys.Res.A. 505. 265-268 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] Yuichi Kunieda: "Microscopic observation of operating Ir/Au-TES microcalorimeter by low-temperature scanning synchrotron microscopy"Nucl.Instrum.and Meth.in Phys.Res.A. 520. 267-269 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] Masashi Ohno: "Development of a pixellated Ir-TES for a large format TES array"Nucl.Instrum.and Meth.in Phys.Res.A. 520. 414-416 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report

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Published: 2003-04-01   Modified: 2016-04-21  

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