中性粒子計測における超伝導転移端検出器の安定動作に向けた基盤構築

Material type: 文書・図像類

Author: 藤本, 龍一ほか

Publisher: -

Publication date: 2021-12-27

Material Format: Digital

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Note (General)：: 金沢大学理工研究域数物科学系超伝導遷移端マイクロカロリメータ(TES)は，非分散でありながら回折格子に匹敵する高いエネルギー分解能を実現するX線検出器である．遮蔽窓に穴を開けて安定に動作させることができれば，中性粒子計測を含め応用範囲が格段に広がることが期待される．本研究では，3次元の電磁界・熱シミ...

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Material Type: 文書・図像類
Title: 中性粒子計測における超伝導転移端検出器の安定動作に向けた基盤構築
Author/Editor: 藤本, 龍一
Fujimoto, Ryuichi
Author Heading: 藤本, 龍一
Fujimoto, Ryuichi
Publication Date: 2021-12-27
Publication Date (W3CDTF): 2021-12-27
Alternative Title: 宇宙観測検出器と量子ビームの出会い。新たな応用への架け橋。
Toward new frontiers : Encounter and synergy of state-of-the-art astronomical detectors and exotic quantum beams
Periodical title: 令和2(2020)年度科学研究費補助金新学術領域研究(研究領域提案型) 研究実績の概要 = 2020 Fiscal Year Final Research Report
No. or year of volume/issue: 2019-04-01 – 2021-03-31
Volume: 2019-04-01 – 2021-03-31
Pages: 2p.-
Text Language Code: jpn
Subject Heading: 超伝導遷移端マイクロカロリメータ
TES
磁気シールド
電磁界シミュレーション
Target Audience: 一般
Note (General): 金沢大学理工研究域数物科学系
超伝導遷移端マイクロカロリメータ(TES)は，非分散でありながら回折格子に匹敵する高いエネルギー分解能を実現するX線検出器である．遮蔽窓に穴を開けて安定に動作させることができれば，中性粒子計測を含め応用範囲が格段に広がることが期待される．本研究では，3次元の電磁界・熱シミュレーション計算と実測を駆使して最適なシールド環境を実現し，最終的には遮蔽窓なしでTESを安定動作させる方法論の確立を目指す．これによりTES応用の基盤を強化し，TESカロリメータを中性粒子計測を含む他の分野での最先端計測に生せるようにする．これはまた，初期宇宙観測等，天文観測のブレークスルーにも繋がることが期待される．
概要3次元電磁場シミュレーションにより，任意の磁気シールド形状において強磁性体・超伝導体，静磁場・高周波磁場の計算ができるようになった．超伝導体の場合は，完全導体もしくは非透磁率の非常に小さな材質として扱う．例えば超伝導体の磁気シールドでは開口部にメッシュを入れることで遮蔽効果を改善できること，その違いはシールド外で排除できる磁束の違いで説明されることが理解できた．薄いフィルタに関してはメッシュの切り方に工夫が必要であり，フィルタを厚み0の2次元モデルとすることで取り扱うことができるようになった．並行して，ホール素子を用いた磁場の測定を行ない，シミュレーション計算結果と比較を行なった．磁場中に強磁性体シールド材の平板を置いてその周辺の磁場を測定し，計算結果と比較することにより，シールド材の比透磁率を評価することができるようになった．また実際にTES型X線マイクロカロリメータの動作に使用している磁気シールドに対して極低温下でホール素子を用いて磁場測定を行ない，シミュレーション計算結果と比較を行なった．磁場に対する感度は10 mT程度しか実現できなかったが，その範囲で実測と計算結果は概ね一致し，磁気シールドの飽和を含めて再現できていることを確認した．以上の成果を踏まえ，他のグループのTES型X線マイクロカロリメータ用の磁気シールドの設計検討を支援した．これは関連分野における基盤技術として貢献できていることを示しており，本研究の主要な目的を達成できた．また，今後のＸ線天体の撮像精密分光観測を念頭において，搭載機器の開発と観測的研究も進めた．
研究課題/領域番号:19H05189, 研究期間(年度):2019-04-01 – 2021-03-31
出典：研究課題「中性粒子計測における超伝導転移端検出器の安定動作に向けた基盤構築」課題番号19H05189（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所））（https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PUBLICLY-19H05189/）を加工して作成
DOI: 10.24517/00060245
Source: https://kanazawa-u.repo.nii.ac.jp/?action=repository_action_common_download&item_id=53967&item_no=1&attribute_id=26&file_no=1
https://kanazawa-u.repo.nii.ac.jp/?action=repository_action_common_download&item_id=53967&item_no=1&attribute_id=26&file_no=1
Access Restrictions: 限定公開
Rights (production): CC BY-NC-ND
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Data Provider (Database): 国立情報学研究所 : 学術機関リポジトリデータベース（IRDB）（機関リポジトリ）
https://irdb.nii.ac.jp
Original Data Provider (Database): 金沢大学 : 金沢大学学術情報リポジトリKURA