超伝導トンネル接合素子を用いた宇宙X線検出器の開発

利用超导隧道结器件研制宇宙X射线探测器

• 批准号: 07554049
• 负责人: 大橋 隆哉
• 金额: $ 3.01万
• 依托单位: Tokyo Metropolitan University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 1997
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07554049/
• 关键词: X線天文学; X線検出器; 超伝導; ジョセフソン接合

本年度は研究の最終年度であり、超伝導トンネル接合検出器(STJ)のエネルギー分解能の向上と、撮像性能を検証するための実験を進めた。用いたSTJ素子は新日鉄・倉門の製作したものである。まず、エネルギー分解能の向上にはアンプノイズを減らすことが最も重要である。このため低温でSTJをつないで動作したときにノイズが最も小さなFETとして、2SK190というFETを選択した。これを単接合素子につないで測定したところ、5.9keVに対して、112eV(FWHM)というエネルギー分解能を得ることができた。これはSTJのベストレコード29eVからは遠いが、半導体検出器をしのぐ性能である。直列接合素子を用いて位置分解能の測定を行った。信号レベルが小さくAm241のα線のみの測定ではあるが、入射位置によりライズタイムが変化することを使って0.3-0.5mm程度の位置分解能が得られることを確認した。この3年間のSTJの開発実験から素子としての基本性能を確認するとともに、宇宙X線観測へ応用していくためにはさまざまなハードルが存在することも明らかとなった。特にすべての条件がベストの状態でそろえば将来は強力な検出器になると考えられるものの、まだ安定して優れた素子を供給できる技術が整っていないことが大きな問題である。素子作りに重点を置いた基礎実験を、まだしばらく続ける必要があると考えられる。

This year is the final year of the study to improve the performance of the production and analysis of the Superconductor Junction Detector (STJ). With STJ prime son Shin Nippon Steel·Kuramon no production The most important thing is to reduce the amount of energy that can be generated. This is the lowest temperature FET, 2SK190 FET. This is the first time that a single bond element has been measured at 5.9 keV (FWHM) and 112eV(FWHM). This is the first time that a semiconductor detector has been used. Determination of position decomposition energy of in-line conjugations The measurement of α-ray of small Am241 signal can be confirmed by position resolution of 0.3-0.5mm. The development of STJ in the past three years has confirmed the basic performance of the elements and the existence of cosmic X-ray detection. Special conditions for the development of a strong detector in the future, such as stability, quality and supply of technology, are discussed. The key point is to set the foundation for the future.

项目成果

Makishima, K.: "In-Orbit Performance of the Gas Imaging Spectrometer onboard ASCA" Publ. Astron. Soc. Japan. 48(印刷中). (1996)

Makishima, K.：“ASCA 上的气体成像光谱仪的在轨性能”Soc Japan（出版中）。

N.Y.Yamasaki 他: "Hard X-Ray Emission from the Galactic Ridge" Astrophysical Journal. 481. 821-831 (1997)

N.Y.Yamasaki 等人：“银河脊的硬 X 射线发射”天体物理学杂志 481. 821-831 (1997)。

Ohashi,T.他: "The Gas Imaging Spectrometer on Board ASCA" Publ.Astron.Soc.Japan. 48. 157-170 (1996)

Ohashi, T. 等人：“ASCA 上的气体成像光谱仪”Publ.Astron.Soc.Japan 48. 157-170 (1996)。

Ohashi,T.: "The Gas Imaging Spectrometer on-board ASCA" Publ.Astron.Soc.Japan. 48(印刷中). (1996)

Ohashi, T.：“ASCA 上的气体成像光谱仪”Publ.Astron.Soc.Japan 48（印刷中）。

M.Kurakado: "Futher developments of series-counected superconducting tunnel junction to radiation detection" Rev.Sci.Instr.Jul(in press). (1997)

M.Kurakado：“串联超导隧道结到辐射检测的进一步发展”Rev.Sci.Instr.Jul（正在印刷中）。