| 研究課題/領域番号 |
20K14548
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| 研究機関 | 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 |
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研究代表者 |
林 佑 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 宇宙航空プロジェクト研究員 (00846842)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | 極低温X線検出器 / STEM / 地球外物質分析 / TES |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、地球外物質のサブマイクロスケールでの分析を可能とする走査透過型電子顕微鏡(STEM)とX線分散型分光分析(EDS)を組み合わせた分析システムの定量精度を一桁以上向上可能なX線検出器である超伝導遷移端型X線マイクロカロリメータ(TESカロリメータ)の開発を行っている。地球外物質の分析を実現するには、高い計数率と高いエネルギー分解能を両立することが必要であり、240素子のマッシュルーム型吸収体TESカロリメータアレイの開発を目指している。その中でも、有効面積の大幅な改善が可能なマッシュルーム型吸収体の開発と大規模なアレイ化のための素子密度の増大のための積層配線技術の開発を行なってきた。マッシュルーム型吸収体はTESカロリメータの読み出し配線やTES素子間のデットスペースを覆うような構造であり、積層配線は読み出し配線の往きと帰りの配線の上下に重ね配線の省スペース化する技術である。
本年度は、昨年度までに確立してきた熱伝導率の高い金の成膜が可能なメッキ環境を用いて、想定通り高い熱伝導率の金の成膜が可能か、および可能な条件だしを行った。その結果、低温での熱伝導の指標であるRRRで従来のRRR~3程度からRRR~28と10倍程度改善した。さらにTESなしで、マッシュルーム型吸収体の構造形成テストを実施し、マッシュルーム型ような３次元的な構造が形成可能であることを確認した。さらに積層配線を実現するために、国立天文台のクリーンルームを使用して、1um以下の精度で上下配線を重ね合わせた構造が製作できることを確認した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初の予定では、TES上にマッシュルーム型吸収体を成膜予定であったが、TESを成膜するためのTi/Auの蒸着装置の不具合により、TES成膜が行えず、マッシュルーム型吸収体の構造形成テストまでに留まっている。しかしながら、本年度に構造テストで問題となる箇所をリストアップし一つ一つ解決策を模索し、改善できることを確認できており、次年度にTES成膜装置の修理が終わり次第、マッシュルーム型吸収体を実現可能であると考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
来年度には、TESカロリメータを搭載した基板でマッシュルーム型吸収体と積層配線を実装し、目標である240素子TESカロリメータアレイを実現する。さらに、製作した素子を用いて、STEM-TES-EDSシステムへ実装し、TES-EDSシステム評価を行い、地球外物質分析の準備を進めていく。
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