Response of a superconducting transition-edge sensor microcalorimeter with a mushroom-shaped absorber to L X-rays emitted by transuranium elements

超ウラン元素測定用のマッシュルーム形状吸収体を用いた超伝導相転移端温度計型マイクロカロリーメータの応答特性

前畑 京介*; 前田 亮  ; 伊豫本 直子*; 石橋 健二*; 中村 圭佑  ; 青木 克憲 ; 高崎 浩司  ; 満田 和久*; 田中 啓一*

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

エネルギー分散型のスペクトロメータとして、マッシュルーム形状吸収体付き4ピクセル超伝導相転移端温度計(TES)型マイクロカロリーメータを製作した。TESはAu/Tiの2層薄膜構造とし、厚さはそれぞれ120nm及び50nmとした。吸収体には5.0m厚さのAu薄膜を用い、TES表面の中心に配置した。TES表面と突き出た吸収体との間には100nm厚さのTaO絶縁膜を挿入し、吸収体を安定に保持した。製作したTES型マイクロカロリーメータは、任意の1ピクセルに対して、から放出されるLX線を照射しその動作試験を行った。得られた応答信号については、最適フィルタ法による信号処理を行った。エネルギー分解能は17.751keVのX線に対して半値幅33eVとなった。同様にして、Pu, Pu及びAmの混合線源を用いてTES型マイクロカロリーメータの応答を評価した。得られたエネルギースペクトルではPu及びAmの崩壊により発生する主要なLX線について独立したピークが確認された。これより、LX線スペクトロメトリーによりAmとPu同位体の弁別ができることが確認された。

A four-pixel-array superconducting transition-edge sensor (TES) microcalorimeter with a mushroom-shaped absorber was fabricated for the energy dispersive spectroscopy performed on a transmission electron microscope. The TES consists of a bilayer of Au/Ti with either a 120-nm or 50-nm thickness. The absorber of 5.0 m thick is made from a Au layer and its stem is deposited in the center of the TES surface. A TaO insulating layer of 100-nm thickness is inserted between the overhang region of the absorber and the TES surface. A selected pixel of the TES microcalorimeter was operated for the detection of L X rays emitted from an Am source. A response of the TES microcalorimeter to L X rays was obtained by analyzing detection signal pulses with using the optimal filter method. An energy resolution was obtained to be 33 eV of the full width at half maximum value at 17.751 keV. Response to L X rays emitted from a mixture source of Pu, Pu and Am was obtained by operating the selected pixel of the TES microcalorimeter Major L X-ray peaks of progeny elements of decay of Pu and Am isotopes were clearly identified in the obtained energy spectrum. The experimental results demonstrated the separation of Am and plutonium isotopes by L X-ray spectroscopy.