| 研究課題/領域番号 |
14380237
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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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| 研究分野 |
原子力学
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
前畑 京介 九州大学, 大学院・工学研究院, 助教授 (30190317)
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| 研究分担者 |
石橋 健二 九州大学, 大学院・工学研究院, 教授 (00159766)
有馬 秀彦 九州大学, 大学院・工学研究院, 助手 (20253495)
執行 信寛 九州大学, 大学院・工学研究院, 助手 (40304836)
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| 研究期間 (年度) |
2002 – 2004
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| キーワード | 極低温検出器 / 高性能X線検出器 / マイクロカロリーメーター / 誘電体素子 / 超低温温度制御 |
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| 研究概要 |
マクロカロリーメーターは、100mk程度の極低温と冷却された固体試料に入射したX線等の粒子のエネルギー付与による温度上昇から入射粒子のエネルギーを精度良く決定する検出器であり、入射粒子のエネルギーを温度上昇へと変換するエネルギー吸収体と温度変化を高い精度で計測するための高性能温度計から構成される。極低温において、1.0%のSrTa_2O_6を含んだSrTiO_3誘電体試料の静電容量の温度依存性を利用すると、入射粒子のエネルギー吸収に伴う温度上昇を、極低温においてある直流バイアス電圧が印加された誘電体素子の静電容量変化に伴う電荷量として測定することが可能である。1.0%のSrTa_2O_6を含んだSrTiO_3誘電体を温度計とするマイクロカロリーメーターを実用化するために、動作温度の揺らぎを抑制し、出力パルスの減衰時間を短縮するために考案された出力パルス帰還温度制御回路系の設計・製作を行い、1.0%のSrTa_2O_6を含んだSrTiO_3誘電体を温度計とする出力パルス帰還温度制御型マイクロカロリーメーターを製作し、α線に対するマイクロカロリーメーターの応答特性を測定することを目的とする。
まず、マイクロカロリーメーターの温度計として優れた誘電体試料の作製法を研究した。その結果、x=1.0%のMnCO_3添加(1-x)SrTiO_3-xSrTa_2O_6誘電体試料の電極の付け方や、誘電体結晶中のTiサイトとTaサイトの非化学量論性が極低温における静電容量に大きく影響することがわかり、100mK近傍の極低温において大きな静電容量温度変化率を再現性良く示す(1-x)SrTiO_3-xSrTa_2O_6誘電体マイクロカロリーメーター素子を作製した。この素子をマイクロカロリーメーターとした熱回路系の製作を行い、液体ヘリウムを使用しない小型希釈冷凍機を使った誘電体マイクロカロリーメーター測定システムを構築した。誘電体マイクロカロリーメーターで、5.5MeVのα粒子を1.6Vのパルス波高で観測することに成功した。しかしながら、誘電体マイクロカロリーメーターを非常に優れた性能で動作させる条件を安定に保持するためには、冷凍機の振動を極力抑え、高精度の温度制御システムの開発が必要であることがわかった。
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