強誘電体素子を応用した新しい方式のX線検出用マイクロカロリーメーター

一种利用铁电元件进行X射线检测的新型微量热计

• 批准号: 11780376
• 负责人: 前畑 京介
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11780376/
• 关键词: 極低温X線検出器; マイクロカロリーメーター; 高エネルギー分解能; 誘電体; (1-x)SrTiO_3_xSrTa_2O_6; 静電容量温度依存性; 希釈冷凍機; (1-x)SrTiO_3-xSrTa_2O_6; 小型希釈冷凍機; 極低温X線検出器; マイクロカロリーメーター; 高エネルギー分解能; 誘電体; (1-x)SrTiO_3_xSrTa_2O_6; 静電容量温度依存性; 希釈冷凍機; (1-x)SrTiO_3-xSrTa_2O_6; 小型希釈冷凍機

極低温において誘電率が温度に対して強い依存性を示す強誘電体を利用すると、X線のエネルギー吸収に伴う温度上昇を、極低温においてある直流バイアス電圧が印加された強誘電体素子の静電容量変化に伴う電荷量として精度良く測定することが期待される。昨年度の研究で、誘電体マイクロカロリーメーターへの応用が期待されるSrTa_2O_6の含有量xをパラメーターとした(1-x)SrTiO_3_xSrTa_2O_6試料を作製し、小型の希釈冷凍機を用いて100mKから1.5Kの温度領域において作製した試料の静電容量温値を評価した。測定結果より、100mK近傍において、x=1.0%のMnCO_3添加(1-x)SrTiO_3_xSrTa_2O_6誘電体試料は、非常に大きな静電容量温度変化率を有し、誘電体マイクロカロリーメーターへの応用が期待されることを示した。そこで本年度は、x=1.0%のMnCO_3添加(1-x)SrTiO_3_xSrTa_2O_6誘電体試料を用いて、厚さ0.15mm、幅1mm、長さ2mmの形状を有し、室温における静電容量が約40pFの誘電体マイクロカロリーメーター素子を試作した。希釈冷凍機を用いてこのマイクロカロリーメーター素子の100mKから1.5Kの温度領域における静電容量温度依存性を測定し、100mK近傍において静電容量温度変化率を有することを確認した。さらに、マイクロカロリーメーターを動作する際に必要となる高精度の温度制御システムを検討した。検討した結果、PID制御に基づく温度制御システムを設計・試作し、誘電体マイクロカロリーメーターによる粒子線検出実証試験の準備を行った。

使用铁电的介电常数在极低温度下的温度很大程度上取决于温度，可以准确测量与X射线吸收相关的温度升高，因为与铁电元件的电容变化相关的电荷量会在某些DC偏置电压下在极低温度下应用某些DC偏置电压。在去年的一项研究中，用SRTA_2O_6的含量X制备了A（1-X）SRTIO_3_XSRTA_2O_6样品，该样品预计将应用于介电微量平衡电表，以及使用小稀释剂的100 mk至1.5 k的温度中，在100 mk至1.5 k中制备的样品的推销值。测量结果表明，在100 MK附近，MNCO_3-添加（1-X）SRTIO_3_XSRTA_2O_2O_6的介电样品X = 1.0％具有很大的电容温度变化速率，并且预计将应用于电介质的小核Meters。因此，今年，我们创建了一个原型介电微量平衡仪表设备，厚度为0.15 mm，宽度为1 mm，长度为2 mm，使用X = 1.0％的介电样品在室温下在室温下的电容约为40 pf。使用稀释的冰箱测量了100 mk至1.5 K的微量平衡仪元件在100 mk至1.5 K的电容温度依赖性，并确认在100 mk附近观察到电容温度变化速率。此外，我们已经检查了操作微钙仪仪表所需的高精度温度控制系统。研究的结果是，设计了一个基于PID控制的温度控制系统并原型，并使用介电小平衡仪进行了粒子梁检测示范测试的准备。