超伝導を用いた放射線検出器の試作

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07558068
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 中沢 正治 東京大学, 工学系研究科, 教授 (00010976)
• 研究分担者: 片桐 政樹 日本原子力研究所, 東海研究所・先端基礎研究センター, 主任研究員 ; 倉門 雅彦 新日本製鐵株式会社, 先端技術研究所, 主任研究員 ; 坂本 勲 通産省工業技術院, 電子技術総合研究所・量子放射部, 主任研究官 ; 五十棲 泰人 京都大学, 放射性同位元素総合センター, 教授 (50027603) ; 石橋 健二 九州大学, 工学部, 教授 (00159766)
• キーワード: 超伝導ジュセフソン素子 / エックス線スペクトロメータ / 放射光装置 / ニオブ系超伝導素子 / 生成再結合雑音 / 検出器固有雑音 / 信号生成メカニズム / フォノン拡散

研究概要

ジョセフソン素子を用いた超伝導型エックス線スペクトロメータについての今年度の研究成果は、以下の通りである。
(1)Nb系超伝導検出器について半値巾66eVを達成。
原研・東大グループにてFET(4個結合)を用いた前置増幅器により、新日鉄のNb系トンネル接合素子の特性測定を行ない、Nb系としては、世界最高の分解能である半値巾66cV(Fe-55の5.9keVX線に対し)を達成した。
(2)検出システムとしての完成および放射光での試験
この検出器自身がシステムとして完成したので、その検出器としての光電ピーク検出効率、半値巾等のバイアス電圧依存性、検出器自身の信号形成メカニズムの追究を行ない目図を得た。また、この装置を高エネルギー物理学研究所および播磨の放射光施設に持ち込んで、大型施設内で動作させた場合の特性等について実用的性能を調べた。
(3)直列接合検出システムの研究
単一の検出器自身では、効率も悪く実用性に乏しい可能性があるので、これを直列接合したシステムの検討を行なった。これは、シリーズに各検出器自身を結合して、大きな検出器となるようにするものであり、若干の分解能の烈火はあるものの、効率の増加、更にはフォノン拡散効果の有効な利用法など、大いに期待されるものであることが分かった。

研究成果

• [文献書誌] 片桐政樹: "極低温放射線検出器-研究の現状-" RADIOISOTOPES. 44・9. 79-80 (1995)
• [文献書誌] M.UKIbe, M.Nakazawa, T.Iguch, H.Takahashi, M.Kishimoto, M.Katagiri, M.Kurakado: "Development of superconducting tunnel junction type X-ray detector" 放射線. 21. 67-72 (1995)
• [文献書誌] M.Kishimoto, M.Ukibe, M.Katagiri, M.Nakazawa, M.Kurakado: "High resolution X-ray detection by Nb-based STJ and 4-JFETs low noise amplifier" Nucl.Instr.and Meth.A370-1. 126-127 (1996)
• [文献書誌] M.Ukibe, M.Kishimoto, M.Katagiri, M.Kurakado, M.Nakazawa: "A low-noise chargesensitive preamplifior for an X-ray detector of a Nb-based superconducting tunnel junction" Nucl.Instr.and Meth.A401. 299-308 (1997)
• [文献書誌] M.Kurakado et al.: "Further developments of series-connected superconducting tunnel Junction to radiation defection" Reviem of Sei Instrum. 68. 3685-3696 (1997)
• [文献書誌] 倉門雅彦: "超伝導トンネル接合検出器の開発" 放射線. 23. 109-121 (1997)
• [文献書誌] 片桐政樹: "原子力における放射線計測技術の現状" 放射線. 23・3. 3-15 (1997)
• [文献書誌] 中沢正治: "新しい放射線センサー技術" RADIOISOTOPES. 46・3. 33-40 (1997)
• [文献書誌] M.Ukibe, M.Kishimoto, M.Katagiri, M.Kurakado, T.Nakamura, M.Nakazawa: "Quantitative evaluation of the intrinsic X-ray peak probability of a superconducting tunnel junction with cascade process model of primary photoelectrons" Nucl.Instr.and Meth.A402. 95-103 (1998)