超伝導転移端センサーを用いた次世代X線検出器の微細科学搜査試料分析への応用

采用超导跃迁边缘传感器的下一代X射线探测器在微科学研究样品分析中的应用

基本信息

批准号：
20914008
负责人：
西脇芳典
金额：
$ 0.37万
依托单位：
兵庫県警察本部科学捜査研究所
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20914008/
关键词：
科学搜査超伝導転移端センサー X線検出器

项目摘要

・研究目的電子顕微鏡の次世代のX線検出器として期待されている超伝導転移端センサー型量子熱量計(TES)をSEMに搭載したSEM-TES分析システムは、低電流・低加速電圧下での高分解能形態観察と高エネルギー分解能組成分析を同時に行うことが可能である。本研究では、本法の検出限界評価を行った上で微細科学捜査試料に応用することを目的とした。・研究試料検出限界評価には、標準ガラスであるNIST SRM 1412を用いた。微細科学捜査試料として、自動車塗膜片、射撃残さ、大気粉塵を収集し分析に用いた。・研究成果NIST SRM 1412について、SSDとTESの条件を加速電圧10kV、照射電流1.25nAとして測定した。その結果、用いたSSDのAlに対するエネルギー分解能は約140eV、TESでは約18eVであり、10倍近い高分解能スペクトルが得られたが、検出限界はほぼ同程度であることがわかった。自動車塗膜片を分析した結果、Ti-K線とBa-L線を分離して検出することができ、その他の元素も含めて層ごとおよび車種ごとの違いが表れ、有用な識別情報が得られた。射撃残さを測定した結果、S-K線とPb-M線およびSb-L線とCa-K線などが鮮明に分離して検出され、SSDよりも詳細な組成情報を得ることができた。大気粉塵について、数μmほどの大きさの粒子を分析し、軽元素～重元素の組成情報を得ることができた。Fe、Cu、Znといった一連の遷移元素のL線、およびS-K線とPb-M線など、エネルギーの極めて近接したピークが明瞭に分離して検出され、粒子ごと、粒子中の部位ごとの詳細な元素分布情報が得られた。本研究により、科学捜査分析におけるSEM-TES分析の有用性を実証することができた。今後は、本研究によって得られた基礎データを活用し、実際の犯罪関連試料への適用を試みたい。

・研究目的 SEM-TES分析系统配备了超导跃迁边缘传感器型量子量热计（TES），有望成为下一代电子显微镜X射线探测器，可在低电流和低电压下使用。可以同时进行高分辨率形态观察和高能量分辨率成分分析。在本研究中，我们旨在评估该方法的检测限并将其应用于显微法医样本。・使用标准玻璃 NIST SRM 1412 来评估研究样品的检测限。汽车油漆碎片、枪击残留物和大气灰尘被收集作为显微法医样本并用于分析。・研究结果对于NIST SRM 1412，在SSD和TES的条件下进行了测量：加速电压10kV和照射电流1.25nA。结果，所使用的 SSD 的 Al 的能量分辨率约为 140 eV，而 TES 的能量分辨率约为 18 eV，导致光谱分辨率提高了近 10 倍，但发现检测限大致相同。通过分析汽车漆膜碎片，可以分离和检测Ti-K和Ba-L射线，并揭示了各层和车辆类型（包括其他元素）的差异，从而提供了有用的识别信息。。测量枪弹残留物的结果是，S-K线和Pb-M线、以及Sb-L线和Ca-K线被清楚地分离和检测，从而可以获得比SSD更详细的成分信息。我们分析了几微米大小的大气尘埃颗粒，并能够获得有关轻元素和重元素组成的信息。 Fe、Cu、Zn 等一系列过渡元素的 L 线、S-K 线、Pb-M 线等能量极其接近的峰被清晰地分离和检测，从而可以对每个粒子进行详细分析并获得颗粒内各部分的元素分布信息。通过这项研究，我们能够证明 SEM-TES 分析在法医分析中的有用性。未来，我想利用通过这项研究获得的基础数据，并尝试将其应用到实际的犯罪相关样本中。