宇宙X線ボロメータ検出器の開発

宇宙X射线测辐射热计探测器的研制

• 批准号: 06854009
• 负责人: 三原 建弘
• 金额: $ 0.7万
• 依托单位: The Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06854009/
• 关键词: X線ボロメータ; X線スペクトロコピー

Barkley研究所で製作された中性子照射型ゲルマニウム結晶をボロメータ素子として用い、素子固定器具、低温から常温までの配線、回路系、データ取り込み系を自作し、「動くX線ボロメータシステム」を作り上げた。冷却器には当研究室の^3Heデュワ-を使用し0.35Kで実験した。昨年度試作した回路系はノイズが設計値の100倍多かったが、今年度はその原因をつきとめ、2倍程度である3.5nV/√<Hz>にまで改良した。また自動バイアス調整回路を付け加え0.2Hz以下のDC成分はカットし、初段FETの動作電圧ドリフトが出力に現れないようにした結果、操作性が改善された。これにより計算上^<55>Feの5.9keVX線が検出できるメドが立ったので、液体ヘリウムを入れて実験を行い、^<133>Baの31,81keVX線の検出に成功した。しかし0.35Kに冷やすとノイズが常温の10倍に増えたため、5.9keVは検出できなかった。エネルギー分解能は33%FWHM(【.di-substituted left.】keV)と悪く、これはノイズの高さに起因する(△E=10keV)。ただしここでは波形処理を行っていないので、デジタルフィルタをかけたり波形フィッティングを行なうことにより、この数字は若千改善されるであろう。外づけフィルタ回路を取り換え、いろいろな周波数成分をサンプルした結果、このボロメータ素子からのパルスは減衰時間1msと250msの2つの成分からなっていることがわかった。0.2-100Hz、0.2-1kHz、10-1kHzの周波数帯ではS/Nはほぼ一定であった。

他使用由巴克利实验室制造的中子辐射晶体晶体作为煤层度计元素，通过使设备固定设备（从低室温到室温，电路系统和数据捕获系统）制造设备修复设备，从而创建了一个“移动X射线钢计系统”。实验是在0.35K下使用我们实验室作为冷却器的 ^3He Dewar进行的。我们去年原型的电路系统的噪声比设计值高100倍，但是今年我们确定了原因，并将其提高到约3.5nv/√<hz>的两倍。此外，添加了自动偏置调节电路以将DC组件降低到0.2Hz以下，从而阻止了第一阶段FET的工作电压漂移在输出中出现，从而提高了可操作性。这给出了一个计算，使我们能够检测到5.9 keV X射线 ^<55> fe，因此我们进行了液态氦气的实验，并成功检测到31,81 keV X射线 ^<133> ba。但是，当冷却至0.35K时，噪声增加了室温的10倍，因此无法检测到5.9keV。能量分辨率为33％fWHM（[.di取代的左。] keV），这是由于噪声的高度（△E= 10KeV）。但是，由于此处没有进行波形处理，因此将通过应用数字过滤器或波形拟合来改善此数字。在替换外部滤清器电路和采样各种频率组件之后，发现该钢计元件的脉冲由两个组件组成，衰减时间为1ms和250ms。在0.2-100Hz，0.2-1kHz和10-1kHz频带中，S/N几乎是恒定的。