地球外物質の微小水和物探査を目指した超精密X線分光器TESカロリメータの開発

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20K14548
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分17010:宇宙惑星科学関連
• 研究機関: 立教大学 (2023); 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構 (2022); 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 (2020-2021)
• 研究代表者: 林 佑 立教大学, 理学部, 助教 (00846842)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: X線 / 極低温検出器 / 地球外物質

研究成果の概要

本研究では、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)のエネルギー帯域・分光性能を劣化させることなく、TESカロリメータの開口率・有効面積を改善し、TES-EDSを用いて地球外物質の分析を実現することを目指している。有効面積の飛躍的な改善のために、デットスペースである配線スペースを覆うような迫り出した吸収体構造を持つマッシュルーム型吸収体を採用し、高い熱伝導率を得られるメッキ環境を導入し、日本で初めて製作に成功した。低温での動作実証の結果、エネルギー分解能は10 eV程度と要求されているエネルギー分解能も達成しており、地球外物質分析の実現に向けて大きく前進した。

自由記述の分野

X線天文学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、サブマイクロスケールでの地球外物質の定量分析を目指し、低温検出器システムの開発を行ってきた。従来の定量分析システムでは、エネルギー分解能が120 eVと近接する特性X線のピーク分離や微量な元素の検出が困難であり、定量分析の精度にも課題があった。本研究で開発するTES-EDSシステムでは、エネルギーを2桁以上向上可能であり、地球外物質の分析で重要となる微量分析も可能となり、学術的意義は大きい。さらに、この分析システム材料分析やバイオテクノロジーなどの幅広い分野への応用が期待されており、社会的意義も大きい。