超伝導トンネル結合素子を用いた粒子検出器最適化の系統的研究

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本研究では超伝導トンネル接合素子のX線に対する応答を多数の素子について測定することによって、素子の製作条件と素子の最終的な性能の間の相関について研究を行なうことを最終的な目的としている。そこでこのような研究を行なっていく上で必要となる低温での計測のための回路系の整備を中心に研究を開始した。まずヘリウム3吸着型クライオスタットを外来の電気的なノイズから遮断するための電気シールドを製作し、電気的な雑音は十分低いレベルに抑えられた。次に市販のFETを使用して窒素付近で動作するプリアンプを製作し、クライオスタット内に組み込む事によって、より素子に近いところで信号を増幅し、電気的な雑音を抑制する事が出来た。ただしここで使用したFETは、動作最適温度が110K程度なので、窒素冷却の上で多少暖めて使用する必要があり、多少熱的構造に変更が必要であるが、もしヘリウム温度で動作するものがあればより単純な構造とすることができる。そこで、MOS型FETを低温に調整したものや、低温用J-FETを用いて、ヘリウム温度で動作する電荷増幅型の製作を行った。これまでに回路の動作確認までが終了し、エックス線の信号の測定及びその解析が始まる段階まで来ている。今後このシステムを用いて多数の素子の特性を正確に測定し、素子製作の条件と最終性能の相関についての研究を進め、より実用に近づいた現実的な設計上の指針が得られるものと考えている。