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Development of a microcalorimeter for measurement of L X-rays emitted from transuranium elements

超ウラン元素から放出されるLX線測定用超伝導相転移端検出器の開発

中村 圭佑 ; 前田 亮 ; 前畑 京介*; 伊豫本 直子*; 石橋 健二*; 高崎 浩司 ; 満田 和久*

Nakamura, Keisuke; Maeda, Makoto; Maehata, Keisuke*; Iyomoto, Naoko*; Ishibashi, Kenji*; Takasaki, Koji; Mitsuda, Kazuhisa*

超伝導相転移端温度計型マイクロカロリーメータはその優れたエネルギー分解能の故に、多くの研究がなされている。本研究では、超ウラン元素から放出されるLX線を測定するために、4ピクセルTES型マイクロカロリーメータを開発した。各TESは120nmのAuと50nmのTiの二層薄膜構造となっており、超伝導転移温度は約130mKである。各TESに上には5$$mu$$厚のAu吸収体が配置されており、これにより、対象とするLX線(10-30keV)に対して35-80%の吸収効率を有する。開発した4ピクセルTES型マイクロカロリーメータを用いて、Pu-238、Pu-239及びAm-241から放出されるLX線の照射実験を行った。その結果、半値幅約40eVという高いエネルギー分解能にてLX線エネルギースペクトルを取得することに成功した。

A transition-edge-sensor (TES) microcalorimeter has been developed for measurement of X-rays and $$gamma$$-rays with ultra-high energy resolution. In this work, we developed a four-pixel TES microcalorimeter to measure L X-rays emitted by transuranium elements. Each TES was composed of bilayer film of a 120-nm-thick Au layer and a 50-nm-thick Ti layer, and the transition temperature was approximately 130 mK. An absorber deposited on each Au-Ti bilayer was a 5-$$mu$$m-thick layer of Au to achieve an absorption efficiency of 35-80% for the energy range of L X-rays (10-30 keV). The developed four pixel TES microcalorimeter was irradiated with L X-rays emitted form Pu-238, Pu-239, and Am-241 sources. As the result, we obtained an L X-ray energy spectrum with high energy resolution of $$sim$$40 eV (full width at half maximum) for an L X-ray of 17.75 keV.

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