超伝導吸収体を用いた超高感度放射線検出器の開発

利用超导吸收体开发超灵敏辐射探测器

• 批准号: 17H00291
• 负责人: 鈴木 貴士
• 金额: $ 0.35万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17H00291/
• 关键词: 放射線検出器; 極低温; 超伝導吸収体

1. 具体的内容(1) 本研究は、まずKID型超伝導検出器の試作器を製作した。製作方法は、まずSiウェハをベースとしてスパッタリング成膜装置を使用して試料を作った。その後、試料に素子パターンを転写し、最後に現像することによって製作した。Siウェハは、この試作器を超伝導放射線検出器として使用した場合、吸収体として働く。当初は吸収体として純アルミニウムを想定していたが、研磨を考慮すると非常に高額なため、その前段階としてSiウェハを使用した。製作した素子を特注の冶具に組み込み、KID型超伝導検出器の試作器を完成させた。(2) ソープションポンプ式3He冷凍機によって作り出した温度0.3(K)の空間に、(1)で製作したKID型超伝導検出器を組み込み測定したところ、素子の共振が見られた。これは、素子製作が成功したことを示している。また、数ミリKというわずかな温度変化で、共振周波数が急激に変化することが確認された。これは、例えば、放射線が吸収体内部で吸収された時の微量の温度変化を検知し得ることを意味する。これらのことから、本研究においてSi基板を吸収体としたKID型超伝導放射線検出器の製作に成功し、その有用性を確認できたと云える。今後、吸収体として純アルミニウムを使用したKID型検出器の製作を予定している。本研究の超伝導検出器は、既存の放射線検出器と分解能を比較するには、まだ種々の実験と検証を要するので、引き続き研究を進めていく。2. 意義、重要性本研究の新しい超伝導放射線検出器は、数ミリKというわずかな温度変化を検知し得ることから、これまで測定が困難だった極微量の放射線物質の測定可能性を持つことが本研究によって示された。除染をはじめとした震災復旧活動や、近年注目を浴びている軽い暗黒物質探索などの宇宙素粒子研究において貢献できる可能性を示せたことは、社会的貢献・科学教育的貢献という点で大きな意義、重要性を持つと考えられる。

1.具体细节 (1)在本研究中，我们首先制造了一个原型KID型超导探测器。首先，使用以Si晶片为基底的溅射成膜装置制作样品。此后，将器件图案转移到样品上并最终显影。当该原型用作超导辐射探测器时，硅晶片充当吸收器。最初，设想用纯铝作为吸收器，但由于抛光成本极其昂贵，因此使用硅晶片作为第一步。将制作好的元件组装到定制的夹具中，就完成了 KID 型超导探测器原型。 (2)当将(1)中制作的KID型超导探测器安装在由吸附泵型3He制冷机产生的温度为0.3(K)的空间中并进行测量时，观察到元件的共振。这表明器件制作成功。还证实了谐振频率随着几毫K的轻微温度变化而迅速变化。这意味着，例如，当辐射在吸收体内部被吸收时，温度的微小变化可以被检测到。从这些结果可以说，在本研究中，我们成功地制造了使用硅基板作为吸收体的KID型超导辐射探测器，并证实了其有用性。未来，我们计划制造采用纯铝作为吸收体的KID型探测器。本研究开发的超导探测器仍需要进行各种实验和验证，才能在分辨率上与现有的辐射探测器进行比较，因此研究还将继续。 2.意义和重要性 本研究中使用的新型超导辐射探测器可以检测小至几毫K的温度变化，使得测量迄今为止难以测量的极少量放射性物质成为可能。 。事实上，我们能够证明为地震灾难恢复活动做出贡献的可能性，包括净化和宇宙基本粒子研究，例如近年来备受关注的光暗物质的寻找，这是对宇宙基本粒子研究的巨大贡献。它被认为具有重大意义和重要性。

项目成果

シンチレーション検出器用の超伝導素子開発

闪烁探测器用超导元件的开发

• 发表时间: 2017
• 作者: 太田 康子;鈴木 貴士
• 通讯作者: 鈴木 貴士