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高エネルギー分解能硬X線分光検出器によるトリウム229の核異性準位決定

Research Project

Project/Area Number 17J07990
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Particle/Nuclear/Cosmic ray/Astro physics
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

村松 はるか  東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2017-04-26 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2018: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
KeywordsX線検出器 / 超伝導型X線検出器
Outline of Annual Research Achievements

トリウム229異性体準位は20 eV以下と考えられており、正確に測定する方法としてトリウム229の29.19 keVから基底準位と異性体準位に遷移する二本のガンマ線を直接測定する方法がある。そこで私は、超伝導遷移端(TES)カロリメータの検出器を用いて29 keVで15 eVの分解能を有する素子の開発とトリウム229異性体準位の測定を行なった。
29 keVのエネルギーを測定するために、TES素子サイズを従来の2倍の大きさである400 μm角とし吸収体の厚みを4.0 μmに変更して熱容量を増加させ、エネルギー帯域を51 keVまで拡大させた。この素子を用いて実験室系で評価試験を行なったところ、26 keVに対して20 eVの分解能を示した。そしてJAEAで233U線源源の照射環境下で素子の性能を評価すると、26 keVに対して44 eVに分解能が劣化しており、その要因は線源から放射されるガンマ線等によるTES素子の熱揺らぎであることが分かった。分解能が不十分であるため、29.19 keVの二本のガンマ線を分離することが出来ず、97.1 keVから始まる崩壊系列を使用して異性体準位を見積もった。その結果、統計誤差と系統誤差を含めて8.4_(-5.8)^(+7.2)±9.5 eVの値を得た。
JAEAの試験から統計誤差を改善するために、TESカロリメータの分解能の向上、素子の熱揺らぎによるノイズの抑制、トリウム229ラインの統計数の増加を行なった。再設計したTESカロリメータとコリメータを低温ステージに搭載し、東北大学で試験を行なった。動作できた3素子について241Am線源を使用して65 mKの動作温度で分解能を評価した結果、26 keVのエネルギーに対して18 eVの分解能を示し、分解能を向上させた素子の開発を行うことができた。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (4 results)

All 2019 2017

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] A Study of X-Ray Response of the TES X-Ray Microcalorimeter for STEM2017

    • Author(s)
      Haruka Muramatsu, Tasuku Hayashi, Keisei Maehisa, Yuki Nakashima, Kazuhisa Mitsuda, Noriko Y.Yamasaki, Toru Hara and Keisuke Maehata
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Applied Superconductivity

      Volume: 27 Issue: 4 Pages: 2815-2821

    • DOI

      10.1109/tasc.2017.2661738

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] トリウム229異性体のX線マイクロカロリメータを用いた 分光実験2019

    • Author(s)
      村松はるか
    • Organizer
      日本物理学会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 229-Th異性体準位のTESマイクロカロリメータを用いた分光研究2019

    • Author(s)
      村松はるか
    • Organizer
      高宇連研究会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of TES microcalorimeters for 10-50 keV using a gold absorber2017

    • Author(s)
      村松はるか
    • Organizer
      17th international workshop on Low Temperature Detectors
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2017-05-25   Modified: 2024-03-26  

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