サブミクロン分解能を持った固体超伝導中性子検出器によるリニアアレイ・システム

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「研究の目的」大画素中性子ラジオグラフィのための全固体超伝導素子の実現を目差し、二硼化マグネシウム(MgB_2)による超伝導ナノワイヤのリニアアレイ・システムの開発を目指した。ワイヤ中の同位体^<10>Bと中性子の核反応熱を運動インダクタンスの変化ΔLKとして検出する一次元1000画素検出系の実現にある。サブミクロン分解能の達成が可能であり、単一磁束量子SFQ尤度判定回路によりΔLKの高感度・高速・超低電力・大容量読出が実現できる。「研究実施計画」【MgB_2薄膜の高品質化と微細加工】スパッタ装置でMgB_2の薄膜を成膜し微細加工をする。パルスレーザー照射によるXYZ駆動型レーザー顕微鏡での研究で、MgB_2の均一性の評価を行う。超伝導体の微細加工技術を活かし、中性子ラジオグラフィの空間分解能をサブミクロン分解能(0.5μm)としたMgB_2ナノワイヤの一次元のアレイを製作する。【MgB_2検出器の4K動作の検討】26.9Kで中性子検出信号の検出に成功したが、4Kの超伝導状態で動作する方式で多素子化したMgB_2検出器を実現するために運動インダクタンス変化ΔL_kの方式を実証する。【多重化読み出し方法】MgB_2超伝導検出器は、検出器信号の速度が1nsと超高速であるため、SFQ多数決判定回路を高速動作させ、高感度読出しと時分割多重化を実現すべく数値解析と試作を行なう。【Ginzburg-Landau理論による大規模数値計算】超伝導電子密度のダイナミクスとして、温度のホットスポットよりも超伝導電子の欠損(準粒子の励起)がより長時間続くことを示していることから、運動インダクタンス方式が有望である。時間依存GL方程式、熱伝導方程式、Maxwell方程式の連立規模数値計算を更に発展させる。以上の計画の基に研究を順調にスタートさせたが、基盤研究(S)の研究をスタートさせたことに伴い、本研究は、途中であるが廃止することとした。