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

高温超导SQUID束流电流计高精度测量211-砹收率

基本信息

批准号：
19H04403
负责人：
渡邉環
金额：
$ 10.9万
依托单位：
Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

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。

The most important thing is to measure the current with high accuracy. High temperature conductivity SQUID current meter, 211At generation, non-destructive, high precision measurement, this is the purpose of this study SQUID is used for the determination of magnetic field and magnetic field. This study is based on: (1) the importance of shielding current, efficiency, SQUID input force, and high temperature superconductivity at the time of transmission;(2) the importance of utilizing the complete diamagnetism of superconductors for the development of superconductivity. This is a high-temperature superconductor (hereinafter abbreviated Bi2212) that is melted on a silver substrate. Research on optimization of the melting process is carried out to obtain a critical temperature of 77 K or more and a critical current of 10 K or more for the liquid temperature. After melting, the cooling temperature shall be adjusted according to the concentration of acid, and the precipitation of impurity layer shall be prevented, and the quenching temperature shall be adjusted according to the method of silver-based disk with 3 mm angle. The results show that the critical temperature and critical current of natural cooling method are 82 K, 45 A/cm^2 and 92K, 304 A/cm^2 respectively. For example, if the quenching method is used at 700 ℃, the fire hazard will be solved. In this paper, the method for optimizing the performance of Bi2212 is studied. Results: 450 ° C, 12 hours, critical temperature 94 K, critical current 422 A/cm^2 and performance improvement Now, the silver-based plate design and manufacture of large heat-resistant quartz containers are in progress.