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超伝導トンネル接合素子を用いた極端紫外線2次元アレイ分光検出器の開発

研究課題

研究課題/領域番号 12554017
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分展開研究
研究分野 超高層物理学
研究機関特殊法人理化学研究所

研究代表者

滝澤 慶之  理化学研究所, イメージ情報技術開発室, 研究協力員 (70312246)

研究分担者 佐藤 広海  理化学研究所, イメージ情報技術開発室, 研究員 (20300874)
大谷 知行  理化学研究所, 川瀬独立主幹研究ユニット, ユニット研究員 (50281663)
清水 裕彦  理化学研究所, イメージ情報技術開発室, 室長(副主任研究員待遇) (50249900)
池田 時浩  理化学研究所, 原子物理研究室, 研究員 (80301745)
奥 隆之  理化学研究所, イメージ情報技術開発室, 研究協力員 (10301748)
研究期間 (年度) 2000 – 2002
研究課題ステータス 完了 (2002年度)
配分額 *注記
13,600千円 (直接経費: 13,600千円)
2002年度: 2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
2001年度: 3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
2000年度: 7,800千円 (直接経費: 7,800千円)
キーワード極端紫外線 / 超伝導トンネル接合素子 / 2次元アレイ / EUV / STJ / 検出器 / 1光子分光
研究概要

理化学研究所内の超伝導接合素子(STJ)作製専用プロセスラインを用いて極端紫外線に用いることのできるピクセルアレイ型STJの作製を行った。まず、サファイヤ基板の上にAl_2O_3をスパッタ法で成膜し、その上にNb/Al/AlOx/Al/Nbといった膜をスパッタ法で積層してSTJ素子を作製した。特に、STJの側面を酸素プラズマで酸化する方法を新たに開発することによって、トンネル障壁における漏れ電流を劇的に減少させることができた。また、Alの膜厚を増加させることで、出力信号の増幅が行えるようになった。これらの素子を、He^3クライオスタットを用いて0.35Kまで冷却し、高エネルギー加速器研究機構のフォトンファクトリーで照射実験を行い、STJ単素子で極端紫外線(47eV)の検出に成功した。55eVの光子に対して、18eV(FWHM)の分解能を達成した。また、多チャンネル読み出しに関しては、X線の領域であるが4チャンネルまで成功した。EUVでの多チャンネル読み出しにおいては、複数のチャンネルへの電気的接続によるノイズの増加の影響が大きいが、信号検出は成功した。本研究の目標である極端紫外線を2次元アレイSTJ検出器で検出することは、ほぼ達成した。しかしながら、さらなる多チャンネル化、高分光能力を達成するためには、いくつかの課題が残った。多チャンネル化に関しては、読み出し回路系の低ノイズ化等の改善もしくは、読み出し系の超伝導回路化が必要である。高分光能力には、キャップエネルギーの低い、すなわち生成電子の大きい、材質(Taなど)に変更する必要がある。

報告書

(4件)
  • 2002 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2001 実績報告書
  • 2000 実績報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (26件)

  • [文献書誌] Y.Takizawa, H.Sato 他5名: "Multispectral/Fluorescence CT using Superconducting Tunnel Junction Detector for 3-D Material Analysis"NIM A. 520. 617-620 (2004)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Sato, Y.Takizawa, 他4名: "Detection of hard X-rays using superconducting tunnel junctions"NIM A. 520. 613-616 (2004)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Takizawa, C.Otani, H.Sato 他6名: "Development of superconducting tunnel junctions for EUV Detectors"Surface Review and Letters. 9・1. 561-565 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Takizawa 他3名: "Conceptual design of combined visible-Xray wide band telescope"Proc.of "Astronomical Telescopes and Instrumentation" SPIE Conference. 4849. 227-234 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] C.Otani, 他11名: "Spectral Features of Substrate Phonon Events Obtained by Illuminating Superconducting Tunnel Junctions with X-rays"IEEE Trans.Appl.Supercond.. 11. 708-711 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takizawa Y., Sato II., Otani C., Siki S., Kurakado M., Shimizu H.M., Taino T.: "Multispectral/Fluorescence CT using Superconducting Tunnel Junction Detector for 3-D Material Analysis"NIMA. 520. 617-620 (2004)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Sato H, Takizawa Y., Otani C., Siki S., Kurakado M., Shimizu H.M.: "Detection of hard X-rays using superconducting tunnel junctions"NIMA. 520. 613-616 (2004)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Takizawa, T.Ikeda, T.Oku, C.Otani, K.Kawai, H.Sato, H.M.Shimizu, H.Mikami, H.Miyasaka, H.Watanabe: "Development of superconducting tunnel junctions for EUV Detectors"Surface Review and Letters. Vol.9, No.1. 561-565 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Takizawa, T.Ebisuzaki, C.Otani, H.M.Shimizu, Y.Takahashi.: "Conceptual design of combined visible-Xray wide band telescope"Porc.of "Astronomical Telescopes and Instrumentation" SPIE Conference. Vol.4849. 227-234 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Takizawa, T.Ikeda, H.Kato, K.Kawai, H.Sato, H.Miyasaka, T.Oku, W.Ootani, C.Otani, H.M.Shimizu, H.Watanabe, H.Nakagawa, H.Akoh, M.Aoyagi, T.Taino: "Development of superconducting tunnel junctions for ultra soft X-ray detectors"IEEE Trans.Appl.Supercond.. 11. 721-723 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Otani C., Ikeda T., Kato H., Kawai K., Miyasaka H., Oku T., Ootani W., Sato H., Shimizu H.M., Takizawa Y., Watanabe H., Nakagawa H., Akoh H., Aoyagi M., Taino T.: "Spectral Features of Substrate Phonon Events Obtained by Illuminating Superconducting Tunnel Junctions with X-rays"IEEE Trans.Appl.Supercond.. 11. 708-711 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Takizawa, Y.Takahashi 他3名: "Conceptual design of combined visible-Xray Wide-Band telescope"Proc.SPIE, Highly Innovative Space Telescope Concepts. 4849. 227-234 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 滝澤慶之, 清水裕彦 他5名: "超伝導トンネル接合撮像型検出器が拓く次世代望遠鏡"放射線、特集・宇宙と放射線計測. 29・2. 147-157 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Takizawa, C.Otani, H.Sato 他9名: "Development of superconducting tunnel junctions for EUV Detectors"Surface Review and Letters. 9・1. 561-565 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] C.Otani, Y.Takizawa, H.Sato 9名: "Development of Superconducting Tunnel Junctions as an Energy-Dispersive Detector for UV and Visble Photons"Physica C : Superconductivity. 372-376. 399-402 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 清水裕彦: "超伝導トンネル接合素子の開発と応用"日本物理学会誌. 56. 675-683 (2001)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Takizawa, C.Otani, H.Sato, 他9名: "Development of superconducting tunnel junctions for EUV Detectors"Surface Review and Letters. (出版中). (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] C.Otani, Y.Takizawa, H.Sato, 他9名: "Development of Superconducting Tunnel Junctions as an Energy-Dispersive Detector for UV and Visible Photons"Physica C : Superconductivity. (出版中). (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 清水裕彦: "超伝導トンネル接合素子の開発と応用"日本物理学会誌. 56. 675-683 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Oku, T.Ikeda, C.Otani, 他11名: "Development of a superconducting analog-to-digital converter as a readout for high-resolution X-ray detectorsbased on a"IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Conputer. (出版中). (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Takizawa,T.Ikeda,T.Oku,C.Otani,K.Kawai,H.Sato,H.M.Shimizu,H.Miyasaka,H.Watanabe,W.Ootani 他4名: "Development of Superconducting Tunnel Junctions for ultra soft X-ray Detectors"IEEE Transactions on Applied Superconductivity. (印刷中). (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] C.Otani,T.Ikeda,H.Kato,K.Kawai,H.Miyasaka,T.Oku,W.Ootani,H.Sato,H.M.Shimizu,Y.Takizawa,H.Watanabe 他4名: "Spectral Features of Substrate Phonon Events Obtained by Illuminating Superconducting Tunnel Junctions with X-rays"IEEE Transactions on Applied Superconductivity. (印刷中). (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] W.Ootani,T.Ikeda,H.Kato,K.Kawai,H.Miyasaka,T.Oku,C.Otani,H.Sato,H.M.Shimizu,Y.Takizawa,H.Watanabe 他4名: "Development of Superconducting Tunnel Junctions with Al Trapping Layers for X-ray Detectors"Nuclear Instruments & Methods in Physics Research Section A. (444巻). 248-251 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] H.Sato,T.Ikeda,H.Kato,K.Kawai,H.Miyasaka,T.Oku,W.Ootani,C.Otani,H.M.Shimizu,Y.Takizawa,H.Watanabe 他4名: "Development of X-ray Detectors Based on Nb/Al/AlOx/Al/Nb Superconducting Tunnel Junctions"Proceedings of 4th European Conference on Applied Superconductivity. 167巻. 683-686 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] T.Oku,T.Ikeda,H.Kato,K.Kawai,H.Miyasaka,W.Ootani,C.Otani,H.Sato,H.M.Shimizu,Y.Takizawa,H.Watanabe 他4名: "High Resolution X-ray Detectors Based on Superconducting Tunnel Junctions with SQUID Readout"Nuclear Instruments & Methods in Physics Research Section A. 444巻. 136-139 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] C.Otani,T.Ikeda,H.Kato,K.Kawai,H.Miyasaka,T.Oku,W.Ootani,H.Sato,H.M.Shimizu,Y.Takizawa,H.Watanabe 他4名: "Properties of Substrate Phonon Events in Superconducting Tunnel Junctions Induced by X-ray Absorption"Japanese Journal of Applied Physics. 39巻・4B号. 1710-1718 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書

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公開日: 2000-04-01   更新日: 2016-04-21  

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