放射性廃棄物の効率的安全管理を実現する超伝導ガンマ線分光撮像検出器の開発

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前年度に引き続き、検出効率を高めるためのスズ吸収体を取りつけた超伝導検出器を断熱消磁冷凍機により0.3K付近まで冷却し、ガンマ線の検出を試みた。20個余りの超伝導検出器素子に対し、線源を取り外した状態でシェーピングアンプからの出力波形および波高スペクトルを取得したところ、いずれの素子でも電気的なノイズが大きく、前年度に得られた信号がガンマ線由来のものかを確認することはできなかった。ガンマ線による信号検出を確実なものとするには、安定した低温環境を維持し、より低ノイズでの信号読み出しを実現することが重要と考えられる。既存の断熱消磁冷凍機では0.3Kの持続時間が6時間程度と短く、温度上昇に伴って熱雑音が増えるため安定したデータの取得が制限されている。現在、2段階あるうちの低温用断熱消磁のためのマグネットに十分な磁場を印加できておらず、本来の冷却性能を発揮できていないことが考えられるため、次年度は、マグネットの配線を見直し、確実にその冷却を行う。信号読み出しのための配線からのノイズに関しては、現在多数の素子を一度の冷却で評価する目的で、1素子を2端子で読みだしトータルで多配線となっている。素子間のばらつきがさほど大きくないことが前年度の静特性の測定から明らかになっているため、使用する超伝導素子を限定し、バイアス用と信号用とを切り分けて1素子4端子とするかわりにトータルの配線数と熱流入を減らすことを試みる。また令和4年度は、国内で開催された国際学会への参加を通じ、希釈冷凍機や新規材料を用いた低雑音の読み出し用セミリジッドケーブルに関する情報収集を行い、研究者や企業技術者等と有益な意見交換を行うことができた。