イオン価数弁別可能な超高速超伝導ナノストリップライン分子検出器の開発

• 研究課題/領域番号: 24619013
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: オミクス計測科学
• 研究機関: 独立行政法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 全 伸幸 独立行政法人産業技術総合研究所, 計測フロンティア研究部門, 主任研究員 (20455439)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2014年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2013年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2012年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
• キーワード: 超伝導 / 検出器 / 超伝導ストリップ / 粒子検出 / 質量分析 / 価数分離 / 超伝導検出器 / SSID / 飛行時間 / TOF / 価数弁別 / 波高値分布

研究成果の概要

質量分析は生体分子などの質量を測定できる分析装置であるが、測定可能な分子量は検出器で制限されている。超伝導検出器は分子量に依存しない検出感度を有しているが、中でも超伝導ストリップ粒子検出器（SSPD）は、質量分析装置におけるイオンビーム同等径の検出器サイズとナノ秒の高速応答を両立できる検出器である。本研究では、2ミリ角サイズかつナノ秒応答を持つSSPDにおいて、検出感度100%を世界で初めて実現した。本研究成果により、超伝導ストリップ線に印加するバイアス電流の大きさを調整することによってイオン価数の識別が可能になった。未知混合試料の質量分析やアトムプローブなどの分析装置への応用が期待できる。

研究成果

• [雑誌論文] Improvement in bias current redistribution in superconducting strip ion detectors with parallel configuration (2015)
  • 著者名/発表者名: Nobuyuki Zen, Go Fujii, Shigetomo Shiki, Masahiro Ukibe, Masaki Koike, Masataka Ohkubo
  • 雑誌名: Chinese Physics B 巻: in press
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 検出感度100%のパラレル型超伝導ストリップイオン検出器 (2015)
  • 著者名/発表者名: 全 伸幸, 志岐 成友, 藤井 剛， 浮辺 雅宏, 小池 正記, 大久保 雅隆
  • 学会等名: 第62回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東海大学（神奈川）
  • 年月日: 2015-03-13 – 2015-03-14
• [学会発表] Recent Progress in Superconducting Strip Ion Detectors (SSIDs) (2014)
  • 著者名/発表者名: N. Zen, S. Shiki, G. Fujii, M. Ukibe, M. Koike, M. Ohkubo, K. Sano, N. Yoshikawa
  • 学会等名: 2nd International Workshop on Superconducting Sensors and Detectors (IWSSD)
  • 発表場所: Shanghai Institute of Microsystem（上海、中国）
  • 年月日: 2014-11-04 – 2014-11-08
  • 招待講演
• [学会発表] 質量分析用超伝導ストリップイオン検出器の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 全 伸幸、志岐 成友、藤井 剛、浮辺 雅宏、小池 正記、大久保 雅隆、佐野 京佑、吉川 信行
  • 学会等名: 超伝導エレクトロニクス研究会
  • 発表場所: 東北大学（仙台）
  • 年月日: 2014-10-15 – 2014-10-16
• [学会発表] パラレル型超伝導ストリップイオン検出器（SSID）のバイアス電流分布の改善 (2014)
  • 著者名/発表者名: 全 伸幸, 藤井 剛, 志岐 成友， 浮辺 雅宏, 小池 正記, 大久保 雅隆
  • 学会等名: 第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学（札幌）
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] Improvement of Pulse Height Distribution in Superconducting Strip Ion Detectors for TOF MS (2014)
  • 著者名/発表者名: Nobuyuki Zen, Go Fujii, Shigetomo Shiki, Masahiro Ukibe, Masaki Koike, Masataka Ohkubo
  • 学会等名: ASMS Conference on Mass Spectrometry and Allied Topics
  • 発表場所: Baltimore Convention Center（ボルティモア、米国）
  • 年月日: 2014-06-15 – 2014-06-22
• [学会発表] 超伝導ナノストリップイオン検出器（SSID）の出力波高値分布の改善 (2014)
  • 著者名/発表者名: 全 伸幸, 志岐 成友, 藤井 剛, 浮辺 雅宏, 小池 正記, 大久保 雅隆
  • 学会等名: 第62回質量分析総合討論会
  • 発表場所: ホテル阪急エキスポパーク（大阪）
  • 年月日: 2014-05-15 – 2014-05-16
• [学会発表] Charge Sensitive Superconducting Nano-Strip Ion Detector for Time-Of-Flight Mass Spectrometry (2013)
  • 著者名/発表者名: 全伸幸、志岐成友、鈴木宏治、浮辺雅宏、小池正記、Roberto Cristiano、大久保雅隆
  • 学会等名: 61st American Society for Mass Spectrometry
  • 発表場所: ミネアポリス国際会議場、アメリカ
• [学会発表] Superconducting strip ion detectors (SSIDs) for time-of-flight mass spectrometer (TOF MS) (2012)
  • 著者名/発表者名: 全 伸幸
  • 学会等名: The First International Workshop on Superconducting Sensors and Detectors
  • 発表場所: Daejeon, Korea
  • 招待講演
• [産業財産権] 粒子検出器 (2014)
  • 発明者名: 全 伸幸
  • 権利者名: 全 伸幸
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2014-218137
  • 出願年月日: 2014-10-27