| 研究課題/領域番号 |
21H03754
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分80040:量子ビーム科学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
藤井 剛 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 量子・AI融合技術ビジネス開発グローバル研究センター, 主任研究員 (30709598)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
11,180千円 (直接経費: 8,600千円、間接経費: 2,580千円)
2023年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
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| キーワード | X線検出器 / ウィンドウレス / 超伝導 / SEM-EDS / ウィンドレス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
様々な次世代機能性材料中のナノスケールでの微量元素分布計測に向けた、結晶分光器の高エネルギー分解能と半導体検出器の高検出効率を両立する究極の軟X線検出器の実現を目指し、冷却ポリキャピラリーレンズと超伝導トンネル接合（STJ）アレイX線検出素子を組み合わせたウィンドレス超伝導X線検出器を開発する。本提案では、通常室温に設置しているポリキャピラリーレンズを数10Kまで冷却することで、STJに影響を及ぼす黒体輻射光子の発生率を大幅に低減し、X線ウィンドウが無くても動作可能なウィンドウ超伝導X線検出器を実現させる。
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| 研究成果の概要 |
結晶分光器の高エネルギー分解能と半導体検出器の高検出効率を両立する究極の軟X線検出器の実現を目指し、冷却ポリキャピラリーレンズとSTJアレイX線検出素子を組み合わせたウィンドレス超伝導X線検出器の開発を実施した。
ポリキャピラリーレンズを冷却した場合、X線の検出効率が低下してしまうことが分かった。この原因は、冷却に用いている冷凍機の振動などではなく、ポリキャピラリーレンズを冷やしているという本質的なところであった。
そのため、ポリキャピラリーレンズとX線検出器の間にポリキャピラリーレンズとX線検出器間の視野を冷却する構造を開発した。本構造により、X線ウィンドウの数を1枚まで低減することに成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
超伝導X線検出器などの低温検出器は、低温で動作させる検出器であるため、熱輻射を除去するウィンドウが必須であり、このウィンドウによる効率低下は避けられないと考えられていた。今回の研究で、効率を下げることなく、熱輻射を低減する手法をいくつか開発した。この技術は、様々な低温検出器に適応可能であり、低温検出器の性能向上につながる。低温検出器は、様々な最先端分野で利用され、低温検出器の性能向上はこれまで難しかった材料分析などにつながると考えられる。
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