High-precision measurement of the production yield of 211-astatine by high-temperature superconducting SQUID beam ammeter

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最先端のがん治療薬として、注目を集めているアスタチン211(211At)の製造量を正しく見積もるためには、加速されたビーム電流の高精度な測定は極めて重要である。高温超伝導SQUIDビーム電流計により、211At生成収量を、非破壊・高精度で測定することが本研究の目的である。SQUIDとは、脳磁や心磁の測定に利用されている超高感度磁気センサーである。本研究では、(1)ビームが通過する際、マイスナー効果によって誘起される遮蔽電流を、効率よくSQUID入力コイルに伝達する高温超伝導ピックアップループと、(2)超伝導体の完全反磁性を利用した超伝導磁気シールドの開発が重要となる。これらは、ビスマス系高温超伝導体(以下Bi2212と略)を銀基板上に溶融して製作する。液体窒素温度である77 K以上の臨界温度と十分な臨界電流を得るために、溶融過程に於ける最適化の研究を行った。溶融後の冷却プロセスでは、不活性ガスAr 雰囲気により酸素濃度を適切に保ち、不純物層の析出を防ぐ目的で、700 ℃から急冷する様々な方法を3 mm角の銀基盤サンプルを用いて実験を行った。その結果、自然冷却では、臨界温度と臨界電流の測定結果はそれぞれ82 K、45 A/cm^2であったが、水で急冷する方法により92K、304 A/cm^2と大きく性能が改善された。しかしながら、700 ℃からの急冷法は、実銀基盤で実施する場合、火災などの危険性が問題となった。そこで、溶融後にAr 雰囲気中でアニーリングする方法を考案し、アニーリング温度とその時間をパラメータとして、Bi2212の性能の最適化を行った。その結果、450度で12時間のアニーリングにより、臨界温度が94 K、臨界電流が422 A/cm^2と性能の改善に成功した。現在、実銀基盤にアニーリングを行うための大型耐熱石英ガラス容器の設計・製作を進めている。