大面積超伝導体放射線検出器(直列結合方式)の基礎特性研究

大面积超导辐射探测器基本特性研究（串联耦合法）

• 批准号: 03640348
• 负责人: 伊藤 眞
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1991
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1991 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03640348/
• 关键词: 超伝導体放射線検出器; 大面積; 直列結合方式

金属超伝導体はギッップエネルギ-がlmeV程度で、半導体のそれの1/1000程度であるため、超高分解能、超高感度検出器が実現出来る可能性がある。我々は、従来にない大面積超伝導体放射線検出器を開発し、その基礎特性を調査した。本検出器の特色は以下の通りである。1.単一のSTJ素子は、単結晶サファイア基板上に形成された面積100x100μm^2のNb/AlーAlox/Nb層である。従来のSnの素子と比べてNbのそれは、熱サイクルに非常に強くはるかに実用的である。2.従来の素子は100x100μm^2以下であったが、本検出器は4x4mm^2の面積上に960個の素子を配し実効面積9.6mm^2という大面積となっている。これによって検出効率が大幅に改善され得る。3.単一の素子の欠点であった大きな検出器容量と小さな動的抵抗値によって生じる大きなリ-ク電流を直列化によって大幅に低減化できる。これによって信号対雑音比を改善できる。4.直接放射線を接合部分に受けなくても、フォノン媒介によって放射線による信号を取ることができる。大面積化によって信号電荷収集効率が向上しているため高性能フォノンセンサ-としての応用が考えられる。Poー210からのα線及びCfー252からの核分裂片をサファイア基板裏面から入射させ完全フォノン媒介による本検出器の基礎応答を調査し、その結果を研究発表表欄に述べる様に公表した。 現在までの成果として以下のことを明確にした。1.高分解能測定までには至らなかったが、フォノンセンサ-としては十分感度良く、高い信号電荷量の収集に成功した。大面積化によってフォノン収集効率が大幅に改善された。更に分解能劣化の最大の原因は、信号波高が入射位置に依存するためであることを明らかにした。これはバリスティクフォノンの非等方的伝搬性によると思われるが、これに対する改善を現在精力的に行っている。2.核分裂片による調査から、本検出器の放射線損傷の程度は半導体検出器より小さいことが判った。損傷はサファイア基板に生ずるフレンケル欠陥によってバリスティクフォノンの発生、伝搬が抑制されていると思われるが、核分裂片によって生ずる大きなフォノン密度に起因するフォノン散乱による信号電荷の損失も考えられる。上述したように、次第に大面積超伝導体放射線検出器の本質が明かになってきており、我々は更に新たな成果を確信している。

Metal superconductors have a high resolution, semiconductor has a high resolution of 1/1000, and ultra-high sensitivity detectors have a high probability of being realized. In this paper, we investigate the fundamental characteristics of large-area superconducting radiation detectors. The features of this device are as follows: 1. Single STJ element, single crystal silicon substrate formed on the area of 100 x 100 μm^2 Nb/Al-Alox/Nb layer従来のSnの素子と比べてNbのそれは、热サイクルに非常に强くはるかに実用的である。2. The detector has 960 pixels with an area of 4x4mm^2 and a large area of 9.6mm^2. The rate of production has been greatly improved. 3. The difference between a single element and a short point is that the detector capacity is large and the resistance value is small. The current is large and the series is large and the reduction is large. The signal to noise ratio is improved. 4. The direct radiation is transmitted by the medium, and the radiation signal is transmitted by the medium. The signal charge collection efficiency of large-area conversion is improved, and the high-performance conversion is improved. The basic response of this detector was investigated in the α-ray and Cf-252-ray fission plates inside the substrate, and the results were presented in the column of the research report. Now the results are clear. 1. High resolution measurement of high sensitivity, high signal charge collection success Large areas of research and development have greatly improved the collection efficiency. The greatest cause of degradation is the dependence of signal height on incident position. This is the first time I've ever seen a person who's been in a relationship with someone who's been in a relationship with someone else. 2. The degree of radiation damage to the detector is determined by the semiconductor detector. Damage to the substrate is caused by the loss of signal charge caused by the scattering of particles, the generation of particles, the suppression of particles, and the generation of large particles. The nature of the large-area superconductor radiation detector is clear, and the new results are confirmed.

项目成果

M.Kurakado: "Superconductive radiation detector with large sensitive area(seriesーconnected STJ detector)" Review of Scientific Instruments. 62. 156-162 (1991)

M.Kurakado：“具有大敏感面积的超导辐射探测器（串联 STJ 探测器）”科学仪器评论 62. 156-162（1991）。

伊藤 眞: "直列接合超伝導体検出器によるCfー252核分裂片の検出" 日本物理学会講演予稿集(1991年春の分科会). 第4分冊. 5 (1991)

Makoto Ito：“使用串联结超导探测器检测 Cf-252 裂变碎片”日本物理学会论文集（1991 年春季分委员会）第 4. 5 卷（1991 年）。