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本研究では、地球外物質のサブマイクロスケールでの定量精度を一桁以上向上可能な超伝導遷移端型X線マイクロカロリメータを搭載した走査透過型電子顕微鏡(STEM)のX線分光分析(EDS)システムの開発を行なっている。従来のTES-EDSシステムでは、計数率の低さから長時間の分析が必要となり、電子線によるサンプルへのダメージにより分析が困難であった。そこで、計数率の大幅な向上を目指し224素子TESカロリメータとその読み出しシステムの開発を行なった。計数率の大幅な向上には有効面積の向上と素子数の増大が必須であり、本研究では、224素子のアレイ化と大型の吸収体(マッシュルーム型吸収体従来から約4倍向上)を採用した。昨年度までにデザインおよび製作したマッシュルーム型吸収体TESカロリメータの評価を行い、エネルギー分解能が10eV以下とSDDに対して約10倍の性能を得られることを確認した。
また、224素子の読み出しのためには信号の多重化技術が必要であり、マイクロ波(4-8GHz)を用いた読み出しシステムの開発を進めている。マイクロ波は非常に高い周波数を用いるために通常の読み出し配線では信号が減衰してしまいマイクロ波を読み出しすることが出来ない。そこで、本研究では、50mKまで冷却可能な希釈冷凍機に高周波用の同軸ケーブル(CuNi製とNbTi製)を極低温ステージまで導入を試みた。導入のために昨年度までに熱設計および熱流入を加味したデザインを行なっており、それを用いて実際に最大120素子までの読み出しが可能なシステムを希釈冷凍機へ導入した。
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