常温常圧金属を受光素子とするプラズマ分光用高安定エックス線検出技術の検証

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現行検出器による1光子検出の場合、入射光子のエネルギーが極端に大きくない限り受光素子の冷却を行って有限温度による雑音を抑える必要があり、検出器に冷却用機器を付帯しなければならない。従って、雑音遮蔽対策が大規模化する上、継続して長時間の測定を行えば冷却機器の保守或いは調整が必要となる。本研究の目的は、高温プラズマ発生装置の近傍で長時間にわたって安定性を確保しつつプラズマから放射されるX線のエネルギー分解測定を達成できる新しい動作原理を検証することである。初年度は低温冷却や電磁遮蔽、防振防音対策を行うことなくエネルギー弁別が可能であることを定性的に立証できたので、次年度はエネルギー分解能の定量評価に焦点絞った。エネルギー分解能は大型ヘリカル装置のアルゴンを導入した典型的プラズマに於ける特性X線の放射強度で評価した。視線を赤道面に於ける空間分解能が15mm(10^<-6>strad)まで絞り、100Mcpsの受光量で200eVのエネルギー分解能が得られる。また、時間分解能は10msecである。エネルギー分解能の定量値については当初の目的を下回ったが、常温常圧動作で従来型半導体検出器に匹敵するエネルギー分解能が得られることがわかった。但し、空間分解能と時間分解能が同時に両立しており、大型ヘリカル装置に於けるアルゴンよりも重い不純物元素の輸送解析を1回の放電により実現できる性能である。プラズマ分光用新型検出器開発の根拠を十分に証明できる結果を得た。