研究課題
本研究は、マイクロ秒オーダー間隔での連続計測が可能な高速・高空間分解能2次元型X線検出器を開発することをテーマの主軸とし、高い分解能をもつ時間・空間分解X線吸収微細構造分光法(XAFS法)を構築し、機能性物質・材料の一過性化学反応や、ナノメートルオーダーの3次元構造をもつ薄膜デバイスの相変化ダイナミクスを構造学的に解明することを目指す。基礎となる検出器技術はハイブリッド型ピクセル検出器で、微細電極化された半導体ピクセルセンサーと読み出し用集積回路をインジウムバンプで接合して形成する。センサー部には、320ミクロン厚の高抵抗n型シリコン単結晶の全空乏層型シリコンウエハーを用い、碁盤の目状に陰極電極が75ミクロン間隔でアレイ化されている。読み出し集積回路には国際研究協力協定を結ぶスイスのパウル・シューラー研究所(PSI)で開発されたEIGER検出器用ASICを用いる。ASIC製造には0.25ミクロンUMCプロセスを用いる。計画初年度の当該年度は、EIGER検出器用ASIC(256×256ピクセル)を1素子搭載したプロトタイプ検出器に実際にX線を照射し、シリコンセンサーの感度特性、回路の閾値機能のテスト、時間応用特性などの基本特性の評価を行い、12ビート読み出しで7.8kHz、8ビットで11.4KHz、4ビットで20.8kHzの連続露光測定を達成した。各露光間の不感度時間は約3マイクロ秒である。また、4素子を搭載して2cm×8cm(256×1024ピクセル)の大面積をカバーするモジュール型検出器の設計を行った。
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