銀河団のガスダイナミクスで探る宇宙の大規模構造進化

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本研究の初年度における研究目的は(1)超電導遷移型(TES)X線マイクロカロリメータアレイの開発，(2)X線天文衛星ASTRO-Hに搭載される半導体型カロリメータの応答キャリブレーション，の2点である．本研究の研究期間は4月1日から8月31日までの5ヶ月間である.申請者は(1)についてのみ研究を行った．申請者は，64ピクセルTESアレイのin-house製作プロセスを確立し，歩留まり100%の素子を製作した．ランダムサンプリングにより8ピクセルの超電導転移温度特性を測定し，超電導転移温度は3%以内で一致していることを確認した．エネルギー分解能は7.8 eV@5.9 keV (FWHM)であり，目標の3 eVにはまだ届いていないものの，素子固有の原理的な分解能に迫るには冷却環境や室温エレクトロニクスのさらなる最適化が必要があることを明らかにした．また，64ピクセルを読み出すための極低温ステージの開発も行った，冷凍機内の限られた極低温スペースに64素子分の超電導配線約500本と極低温アンプSQUIDを設置するため，三次元的なフォトリソグラフィ技術を用いて超電導はんだ配線を極低温ステージに直接敷設する手法を確立した．電気的接続の歩留りは約85%でありまだ改善の余地があるが，極低温における超電導配線の抵抗は約0.1 mΩとTESの動作点抵抗に対して十分小さいことを確認した．現在，上記の素子と極低温ステージは走査型電子顕微鏡に組み込まれており，世界初の超高精度元素マッピングシステムの実現に向けて実証試験中である．実現されれば，材料工学のみならずバイオテクノロジーなど幅広い分野でブレイクスルーをもたらすと期待される．