Development of High Position Sensitive TES X-ray Microcalorimeter for Space X-ray Interferometer
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19K21884
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 16:Astronomy and related fields
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
野田 博文 大阪大学, 理学研究科, 助教 (50725900)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
林 佑 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 宇宙航空プロジェクト研究員 (00846842)
武井 大 国立研究開発法人理化学研究所, 放射光科学研究センター, 客員研究員 (10709372)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
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| Keywords | X線干渉計 / 超電導遷移端型X線マイクロカロリメータ / マイクロマシニング / X線天文学 / ブラックホール / 活動銀河核 / 放射光実験 |
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| Outline of Research at the Start |
高い空間分解能を持つ「宇宙X線干渉計」を実現する一つの方策は、幅の狭い干渉縞でも捉えられる、高い光子入射位置の特定精度を持つX線検出器を開発することである。そこで本研究では、超伝導遷移端型X線マイクロカロリメータ技術を応用した「高位置精度X線検出器」を開発する。最初のステップとして、X線光子の入射位置を1 μm未満の高い精度で測定することを目標に据えると同時に、超電導遷移端型X線マイクロカロリメータの強みを活かした高いX線分光性能の実現にも挑戦する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、1台の人工衛星で実現できるX線干渉計を目指し、高い精度でX線光子の到来位置を特定できる極低温センサーの開発を行なっている。2つの超電導遷移端型マイクロカロリメータ(TES)を単一のX線吸収体によって繋ぎ、そこにX線光子が入射すると、光子の到来位置に依存した時間差を伴って、両端のTESが信号を検出するという新しい方法を用いる。本年度は、昨年度に数値シミュレーションを利用してデザインし、宇宙科学研究所のクリーンルームにてマイクロマシニング技術を利用して製作した素子を極低温まで冷却する実験を行った。その結果、X線吸収体の両端に配置したTESがともに~100 mKで超電導転移をすることを確認できた。さらに、極低温下で55Fe線源を用いて5.9 keVのX線光子をセンサーに照射する実験を行い、設計通り1つのX線光子の入射によって2つのTESで信号が検出できることを確認した。現在、2つのTESのパルス波形を詳細に解析し、両者の間の時間差がどの程度生じているかを調べている。さらに、センサー上に取り付けてX線光子の入射位置を制限するためのコリメータのデザインを進めるとともに、線源よりも強度の高い単色X線を発生させるためのX線発生装置を現在製作中である。また、活動銀河核やX線検出器関係の研究会に参加し、巨大ブラックホー ルやその周辺の様々な構造をX線干渉計によって空間分解するためには、X線光子の入射位置をどの程度の精度で検出しなければならないか検討を進めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の予定通り、昨年度製作した極低温センサーを冷却して超電導転移することを確認できたとともに、線源を用いたX線照射実験を行うことができた。極低温下での信号検出まで成功したため、開発は概ね順調に進んでいると言うことができる。
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| Strategy for Future Research Activity |
X線光子の入射位置を制限するためのコリメータおよびそこにX線を照射するためのX線発生装置を製作し、それらを開発した極低温センサー上に取り付けた状態でX線照射実験を行う。センサーのどこにX線光子が当たったかを把握した上で、2つのTESの間の信号検出の時間差を特定し、光子入射位置の特定精度がどの程度実現できているかを確認する。さらに、この極低温センサーをSPring-8などの放射光施設で動作させ、X線干渉縞を実際に検出する実験に向けて検討を進める。
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Report
(2 results)
Research Products
(16 results)
