位置検出可能な大面積吸収体を持つガンマ線用TES型マイクロカロリメータの開発

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本研究の大きなテーマは大面積吸収体をもつ超伝導転移端温度計(以下TESと記述)型マイクロカロリメータで2次元位置検出を実証することである。そのため，令和4年度は主に本研究で使用するTESの製作と，新しく考案した2次元位置検出方法を実現する「スパイラルPoST型マイクロカロリメータ」のシミュレーションを行った。1)本研究に使用するためのTES素子の製作を行った。製作したTES素子を希釈冷凍機で極低温(100mK)まで冷却を行い，TESの抵抗値を測定した結果，想定した転移温度が得られるTESであることを確認した。このTES素子に単ピクセルの吸収体を接着してガンマ線照射実験を行ったところ，2次元位置検出の実証には十分なエネルギー分解能を得られるTES素子であることが分かった。2)大面積吸収体での2次元の位置検出方法として，配線数をより少なくすると同時に，吸収体が熱収縮することでTES素子が破壊される問題を解決することが出来るスパイラルPoST型マイクロカロリメータを考案した。この手法で2次元の位置検出が可能かどうかを確かめるために有限要素法を用いたシミュレーションや放射線挙動計算コードを用いた計算等を行った。その結果このスパイラルPoST型マイクロカロリメータは従来の1次元PoST型マイクロカロリメータと同様に位置検出をすることで2次元の位置検出が可能になることを確認した。考案したスパイラルPoST型マイクロカロリメータについてApplied Superconductivity Conference 2022で発表を行い，さらにIEEE Transactions on Applied Superconductivityに投稿して2023年3月20日に受理された。