イオン種・中性粒子・電子・X線の弁別同時測定可能大出力広エネルギー域計測器の開発

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09558054
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 長 照二 筑波大学, 物理学系, 教授 (80171958)
• 研究分担者: 田中 茂利 京都大学, 名誉教授 (20025240) ; 小波蔵 純子 筑波大学, プラズマ研究センター・物理学系, 助手 (60302345) ; 佐藤 恵二 セイコー電子工業(株), 技術本部・開発課, 研究員 ; 中嶋 洋輔 筑波大学, プラズマ研究センター・物理学系, 講師 (00188939) ; 近藤 真史 (平田 真史) 筑波大学, プラズマ研究センター・物理学系, 講師 (70222247)
• キーワード: 中性粒子計測 / 電子計測 / X線計測 / 半導体計測器 / 電子温度計測 / イオン温度計測 / 広エネルギー域計測器 / プラズマ計測

研究概要

本年度は、昨年度に開発した半導体検出素子を内蔵した「イオン種・中性粒子・電子・X線の弁別同時測定可能大出力広エネルギー域新型計測器」の設計・開発を行った。
開発した半導体検出素子を、我々独自のアイデアにより開発した、別紙の新型斜入射タイプ多重グリッド付き静電エネルギー分析器(Review of Scientific Instruments誌に公表)のコレクターに用い、入射イオンのみを時間変化する斜めグリッド電場Eで半導体素子方向に斜め反射・エネルギー分析をして、直進する中性粒子やX線と弁別できるよう設計製作した。
他方で、中性粒子はX線に比し半導体内進入距離が圧倒的に短いので、半導体への印加電圧を変化させ、各層のp-n層と無電場基板層の比率を変えて、一つの層の検出器感度を時間変化させれば、我々の「新感度理論」より、入射粒子の半導体一層内の進入特性・印加電圧依存が分かり、中性粒子とX線の弁別・エネルギー分析ができる事を示すとともに、中性粒子とX線の区別ができることを理論的に明らかにし、これを実際に、筑波大のガンマ10を用い、中性粒子とX線の同時計測を実施した。他の計測器データと比較することにより、確かに中性粒子計測からプラズマ・イオン温度が、一方X線計測より電子温度が同時に測れることを実証した。更に、計測されたプラズマ現象の、物理的解明を通じ、今後の計測器の改善や、研究の方向性、研究協力等の体系的・学術的な研究・検討を、併せて行った。

研究成果

• [文献書誌] T.Cho et al.: "Characterization and Interpretation of the Quantum Efficiencies of Multilayer Semiconductor Detectors Using a New Theory" Journal of Synchrotron Radiation. 5. 877-879 (1998)
• [文献書誌] T.Cho et al.: "Effects of Neutrons on Semiconductor X-Ray Detectors Including n-Type Joint European Torus and p-Type GAMMA 10 Tomography Detectors" Review of Scientific Instruments. 70. 577-580 (1999)
• [文献書誌] T.Cho et al.: "A New Principle in Plasma Electron-Temperature Diagnostics Using a Semiconductor X-ray Detector" Plasma Devices and Operation. (in press). (1998)
• [文献書誌] J.Kohagura et al.: "International Collaboration Researches on the Effects of a New Theory on the Plasma X-ray Diagnostics Using Semiconductor X-ray Detectors" Plasma Physics Reports(Fizika Plazmy). 24. 218-221 (1998)
• [文献書誌] J.Kohagura et al.: "New Methods for Semiconductor Charge-Diffusion-Length Measurements Using Synchrotron Radiation" Journal of Synchrotron Radiation. 5. 874-876 (1998)
• [文献書誌] Y.Sakamoto et al.: "Characterization of a Semiconductor Detector and Its Application for Ion Diagnostics Using a Novel Ion Energy Spectrometer" Review of Scientific Instruments. 70. 857-860 (1999)