2019 年度研究成果報告書

超伝導トンネル接合-超伝導コイル一体構造型X線検出器の開発

研究課題

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研究課題/領域番号	17K14141
研究種目	若手研究(B)
配分区分	基金
研究分野	量子ビーム科学
研究機関	国立研究開発法人産業技術総合研究所
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, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (30709598)
研究期間 (年度)	2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード	X線検出器 / 超伝導 / 軟X線
研究成果の概要	超伝導埋め込み配線と超伝導トンネル接合（STJ）を組み合わせた有感面積40mm2の4096ピクセルSTJアレイX線検出素子を開発した。リーク電流数nAの良好な電流電圧特性を得ることに成功し、炭素および酸素のK線に対し、11 eV程度の高エネルギー分解能を実現した。開発した検出素子は、数100mSrの効率が実現出来、半導体X線検出器と同程度の効率となる。そのため、超伝導X線検出器は、結晶分光器の高エネルギー分解能と半導体X線検出器の高効率性を両立する究極のX線検出器が実現可能である。
自由記述の分野	X線分析
研究成果の学術的意義や社会的意義	超伝導X線検出器が、従来の半導体X線検出器の性能を大幅に上回ることを実証した。実際に、今回開発した超伝導X線検出器が各種X線分析装置に適応されれば、最低でも10倍以上の高速化や1/10以下の濃度の分析も可能になり、従来分析出来なかった各種革新的材料中の微量軽元素分析が可能になり、次世代半導体の高性能化、構造材料の耐熱温度向上や軽量化などの実現に貢献できる。