極低温環境で運用できる高速スキャンによる超伝導体の状態検査マッピングシステム

使用高速扫描的超导体状态检查测绘系统，可在低温环境下运行

• 批准号: 22K03652
• 负责人: 頓宮 拓
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03652/
• 关键词: 温度特性; 温度センサー; 加速器; 超伝導; 極低温

令和4年度は実施計画のとおり、高い転移温度の超伝導素材の計測を考慮した高温(<20K程度)に感度を持つ温度センサーの探索、およびマッピングシステムの計測回路設計を進めた。本課題の要である極低温環境下で運用できるセンサー温度特性測定システムの開発はセンサー探索モジュールの設計から行なった。センサー探索モジュールの設計、製作と同時に候補となるセンサーの情報収集、購入、年度後期には大阪大学にて製作したモジュールを使用して低温環境でのセンサー温度特性測定の運用テストを行った。本課題では液体ヘリウムを充填したクライオスタットの極低温環境を利用するため、冷凍機よりも極低温環境運用の利便性は劣るが、大阪大学の既存設備を利用し、安価で実験環境を構築できている。さらに、限られた実験回数でも多種多様のセンサーを調査を可能とするため、センサー探索モジュールは一度に64個のセンサーを測定できるよう設計した。運用テストにて数種類の酸化ルテニウムチップ抵抗の温度特性を測定し、探索モジュールの温度特性計測システムとしての設計思想に大きな問題がないことを確認できた。極低温環境において液体ヘリウムとヒーターによる熱伝導を利用してセンサー環境の温度調整を行い、センサーの温度特性を計測する。そのため環境温度の安定維持が難しく、運用テストにおいて温度調整に非常に時間を要することが判明した。実験時間の短縮、測定精度の向上などの装置運用、および実験手法の確立などにおいて、急ぎ改善が必要であるが、目的とする20K温度域での温度センサーの探索システムを大枠だが構築することができた。この成果により温度センサーの選定、試作マッピングシステムの製作に計画を進めることができる。

2020财年，根据实施计划，考虑到高转变温度超导材料的测量，我们寻找对高温（<20K左右）敏感的温度传感器，并继续进行测绘系统的测量电路设计。该项目的关键是从传感器搜索模块的设计开始，开发可在极低温度环境下运行的传感器温度特性测量系统。在设计和制造传感器搜索模块的同时，我们还收集了候选传感器的信息，购买了它们，并在下半年进行了操作测试，使用制造的模块测量了低温环境下的传感器温度特性。在大阪大学。该项目使用充满液氦的低温恒温器的低温环境，因此在低温环境下操作不如冰箱方便，但可以利用大阪大学现有的设备以较低的成本构建实验环境。有。此外，为了即使在有限的实验次数下也能研究多种传感器，传感器搜索模块被设计为能够同时测量 64 个传感器。在运行测试中，我们测量了几种类型的氧化钌片式电阻器的温度特性，并确认探索舱温度特性测量系统的设计理念没有重大问题。在低温环境下，利用液氦和加热器的热传导调节传感器环境的温度，并测量传感器的温度特性。因此，很难保持稳定的环境温度，并且运行测试表明调节温度需要很长时间。设备操作方面需要立即改进，例如缩短实验时间和提高测量精度，以及建立实验方法，但我可以在目标 20K 温度范围内构建温度传感器搜索系统。它。这一结果将使我们能够继续规划温度传感器的选择和原型测绘系统的生产。