エネルギー分散型回折による結晶構造解析システムの研究

能量色散衍射晶体结构分析系统的研究

• 批准号: 15686039
• 负责人: 福田 大治
• 金额: $ 13.06万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15686039/
• 关键词: 高エネルギー分解能; 極低温; 光計数率; 近接二重層; 超伝導転移温度; ケミカルシフト; イメージング; 高計数率; シングルフォトン検出

本研究では、超伝導検出器をエネルギー分散型X線検出器として適用し、高精度結晶構造解析システムの実現を目指した予備的な研究を行ったものである。本年度は、この技術の実現化に必要な以下の三つの要素技術の開発を行った。(1)超伝導転移端検出器のX線光子入射位置依存性の解明、(2)超伝導転移端検出器内の超伝導電流分布の解明、そして(3)測定対象物の構造解析を行なうための蛍光X線分析技術の開発である。まず(1)については、Ir/Au近接二重層超伝導薄膜からなる転移型検出器を作成し、シングルピクセルにおける基本特性の解明を行なった。これにより、5.9keVのX線に対して9.4eVのエネルギー分解能が得られ、本システムを実現する上で充分な性能を持つ技術の開発に成功した。さらに、結晶構造解析を行なうことを目的として、X線光子の入射位置を特定できる20要素からなるピクセル型検出器を開発した。本デバイスの応答信号の波形解析を行なうことにより、X線入射位置を同定することに世界で初めて成功した。次に(2)では、デバイスの検出限界とエネルギー分解能を決めるノイズ要因について考察するため、超伝導転移領域におけるデバイスの動作原理の解明を行なった。素子内部を流れる超伝導流についてGL理論を基に超伝導転移曲線と比較しながら考察することで、検出器感度は素子内部の電流の流れ方によって大きく依存した振る舞いをすることを示した。また、(3)として本システムの実証を目指しシンクロトロン放射光を光源として用いた実験を行った。ステンレスによる標準試料を測定対象として本研究により開発した超伝導転移型検出器でエネルギー分散測定を行ったところ、CrやMnの蛍光ピークを明確に分離できる結果が得られた。これは従来の半導体X線検出器では不可能な性能であり、本研究により開発したシステムの有意性を示すことに成功した。

在这项研究中，将超导检测器作为能量分散X射线检测器应用，并进行了初步研究以实现高度晶体结构分析系统。今年，我们开发了以下三种基本技术来实现这一技术：（1）阐明X射线光子光子的入射点的依赖性超导过渡终端检测器的依赖性，（2）阐明超导电过渡端探测器中超导电流的分布，以及（3）对X射线荧光分析进行X射线荧光分析，以进行X射线荧光分析，以实现对物体进行对象进行对象分析。首先，关于（1），准备了由IR/AU特写双层超导薄膜组成的过渡类型检测器，以阐明单像素的基本特征。这允许为5.9 KEV X射线提供9.4 eV的能量分辨率，并成功地开发了一项具有足够性能的技术来实现该系统。此外，为了进行晶体结构分析，已经开发了由20个元素组成的像素型检测器，这些元素可以识别X射线光子的入射位置。通过分析该设备的响应信号的波形，它是世界上第一个成功识别X射线事件位置的成功。接下来，在（2）中，我们研究了确定设备检测极限和能量解析的噪声因子，并阐明了超导过渡区域中设备的运行原理。通过使用GL理论比较设备的超导流，同时将其与超导过渡曲线进行比较，我们表明检测器灵敏度高度取决于设备内部的电流流动方式。此外，为了证明该系统，使用同步加速器辐射作为光源进行了实验。使用由不锈钢制成的标准标本使用本研究中开发的超导过渡探测器制成的标准标本进行了能量分散测量，并获得了CR和MN中荧光峰的清晰分离的结果。传统的半导体X射线探测器是不可能的，我们成功地证明了通过这项研究发展的系统的重要性。

项目成果

Digital signal processing based on a clustering algorithm for Ir/Au TES microcalorimeters

基于 Ir/Au TES 微量热计聚类算法的数字信号处理

• 发表时间: 2005
• 期刊: IEEE Trans.on Nucl.Sci. (to be published)
• 作者: N.Zen;Y.Kunieda;H.Takahashi M.Nakazawa;D.Fukuda
• 通讯作者: D.Fukuda

Masashi Ohno: "Development of a pixellated Ir-TES for a large format TES array"Nucl.Instrum.and Meth.in Phys.Res.A. 520. 414-416 (2003)

Masashi Ohno：“用于大型 TES 阵列的像素化 Ir-TES 的开发”Nucl.Instrum.and Meth.in Phys.Res.A。

Noise and signal analysis of Ir/Au TES with asymmetrical slits parallel to the electric current

具有平行于电流的不对称狭缝的 Ir/Au TES 的噪声和信号分析

• 发表时间: 2005
• 期刊: IEEE Trans.on Appl.Supercon. (to be published)
• 作者: Daiji Fukuda;Hiroyuki Takahashi
• 通讯作者: Hiroyuki Takahashi