Development of a TES microcalorimeter for spectroscopic measurement of LX-rays emitted by transuranium elements

超ウラン元素から放出されるLX線スペクトル測定のためのTES型マイクロカロリーメータの開発

前畑 京介*; 中村 圭佑*; 安宗 貴志*; 石橋 健二*; 高崎 浩司  ; 田中 啓一*; 小田原 成計*; 永田 篤士*

Maehata, Keisuke*; Nakamura, Keisuke*; Yasumune, Takashi*; Ishibashi, Kenji*; Takasaki, Koji; Tanaka, Keiichi*; Odawara, Akikazu*; Nagata, Atsushi*

超ウラン元素から放出されるLX線エネルギーの測定のために相転移端(TES)型マイクロカロリーメータを開発した。120nm厚の金と50nm厚のチタンの2層構造とし、TESの相転移温度は200mKで設計した。10から20keVのエネルギーのLX線に対して、吸収効率50%で毎秒100カウントの計数率を確保するためにさらに5.0mの金の層を金/チタン二層構造上に蒸着している。このTES型マイクロカロリーメータを用いてAm, Pu及びPuの線源から放出されるLX線を測定した。検出パルスの減衰時定数は180sであり、毎秒100カウント以上の計数率でTES型マイクロカロリーメータが作動することを確認した。エネルギー分解能は、NpのLX線である17.75keVのピークにおいて50eVの半値幅であった。

A phase transition edge sensor (TES) microcalorimeter was developed for the energy dispersive measurement of LX-ray photons emitted from transuranium elements. The phase transition temperature of the TES was designed to be 200 mK by using bilayer structure of Au of 120 nm thick and Ti of 50 nm thick. The Au layer of 5.0 m thick was deposited on the Au/Ti bilayer for absorption efficiency of 50% and counting rate of 100 counts per second in the detection of LX-ray photons with the energy from 10 to 20 keV. The TES microcalorimeter was operated for the detection of LX-ray photons emitted from Am, Pu and Pu sources. The decay time constant of 180 s of detection signal pulses allowed the TES microcalorimeter operating with the counting rate higher than 100 counts per second. The energy resolution was obtained to be 50 eV of FWHM value for a peak corresponding to Np L X-ray of 17.75 keV.