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Optimized TES microcalorimeters with 14 eV energy resolution at 30 keV for $$gamma$$-ray measurements of the $$^{229}$$Th isomer

村松 はるか*; 林 佑*; 湯浅 直樹*; 紺野 良平*; 山口 敦史*; 満田 和久*; 山崎 典子*; 前畑 京介*; 菊永 英寿*; 滝本 美咲; et al.

Journal of Low Temperature Physics, 200(5-6), p.452 - 460, 2020/09

 被引用回数:0 パーセンタイル:0(Physics, Applied)

We have developed a four-pixel array of superconducting transition-edge sensors with gold absorbers for the detection of a 29.2 keV $$gamma$$-ray doublet decay from $$^{229}$$Th. To identify the decay, an energy resolution better than 20 eV full width at half maximum (FWHM) is needed. We measured an energy resolution of 14 eV FWHM for 26 keV $$gamma$$-ray decay from an $$^{241}$$Am isotope in combined data of three pixels. We describe the design and the performance of the devices and discuss the baseline correction method to compensate the variation in the baseline, which was observed during the evaluation of the performance using the $$^{241}$$Am isotope.


Energy of the $$^{229}$$Th nuclear clock isomer determined by absolute $$gamma$$-ray energy difference

山口 敦史*; 村松 はるか*; 林 佑*; 湯浅 直樹*; 中村 圭佑; 滝本 美咲; 羽場 宏光*; 小無 健司*; 渡部 司*; 菊永 英寿*; et al.

Physical Review Letters, 123(22), p.222501_1 - 222501_6, 2019/11

 被引用回数:15 パーセンタイル:86.53(Physics, Multidisciplinary)

The low-lying isomeric state of $$^{229}$$Th provides unique opportunities for high-resolution laser spectroscopy of the atomic nucleus. We determine the energy of this isomeric state by measuring the absolute energy difference between two $$gamma$$-decays from the 29.2-keV second-excited state. A transition-edge sensor microcalorimeter was used to measure the absolute energy of the 29.2-keV $$gamma$$-ray with improved precision. Together with the cross-band transition energy (29.2 keV$$rightarrow$$ground) and the branching ratio of the 29.2-keV state measured in a recent study, the isomer energy was determined to be 8.30$$pm$$0.88 eV. Our result is in agreement with latest measurements based on different experimental techniques, which further confirms that the isomeric state of $$^{229}$$Th is in the laser-accessible vacuum ultraviolet range.


Spectroscopic measurements of L X-rays with a TES microcalorimeter for a non-destructive assay of transuranium elements

中村 圭佑; 森下 祐樹; 高崎 浩司; 前畑 京介*; 杉本 哲也*; 木口 優*; 伊豫本 直子*; 満田 和久*

Journal of Low Temperature Physics, 193(3-4), p.314 - 320, 2018/11

 被引用回数:0 パーセンタイル:0(Physics, Applied)

Spectroscopic measurement of L X-ray is one of important techniques for a non-destructive assay of transuranium (TRU) elements because L X-rays of the energy ranging from 10 to 25 keV are emitted following internal conversion after the alpha-decay of TRU elements. For identification of L X-ray peaks of TRU elements, the energy resolution of the detector is required to be lower than 100 eV of the full width at half maximum (FWHM). In this work, a transition-edge-sensor (TES) microcalorimeter was operated for spectroscopic measurements of L X-rays emitted from a Np-237 and Cm-244 source. Typical L X-ray peaks of Pa, U and Pu elements were clearly identified in the obtained energy spectra. The FWHM energy resolution of the TES microcalorimeter was obtained to be 32.7 eV at Pu L alpha1 X-ray peak of 14.28 keV with natural line width of 12.20 eV. We considered a feasibility of a non-destructive assay of TRU elements with experimental L X-ray spectra obtained by the TES microcalorimeter.


超伝導転移端マイクロカロリメータによる燃料デブリの核種分析に係る研究; 高分解能測定実験及びシミュレーション計算(共同研究)

高崎 浩司; 安宗 貴志; 大西 貴士; 中村 圭佑; 石見 明洋; 伊藤 主税; 逢坂 正彦; 大野 雅史*; 畠山 修一*; 高橋 浩之*; et al.

JAEA-Research 2013-043, 33 Pages, 2014/01




Scintillation properties of Yb$$^{3+}$$-doped YAlO$$_{3}$$ in the temperature range from 4.2 to 175 K

安宗 貴志; 栗原 正和*; 前畑 京介*; 石橋 健二*; 吉川 彰*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 726, p.37 - 40, 2013/08

 被引用回数:1 パーセンタイル:12.7(Instruments & Instrumentation)

Yb$$^{3+}$$を添加したイットリアアルミネートのペロブスカイト型結晶(YAP:Yb)は電荷移動遷移による発光(CT発光)機構を持ち、高いシンチレーション発光強度と短い減衰時定数を併せ持つ、高性能なシンチレータ材料の候補として期待されている。しかしながら、CT発光は熱の影響を強く受け消光してしまうため、YAP:Ybをシンチレータとして使用するためには、低温でシンチレーション発光特性を測定しなければならない。しかしながら、低温ではシンチレーション発光を観測する手段に乏しいため、100K以下の温度領域でYAP:Ybに放射線を照射して測定したシンチレーション発光特性は報告されていない。そこで、4.2から175Kの温度領域において、$$^{90}$$Sr/$$^{90}$$Y線源からの$$beta$$線を利用して、YAP:Ybのシンチレーション発光波長分布を測定した。いずれの温度においても、340から350nm付近と500から520nm付近にYb$$^{3+}$$の電荷移動遷移発光による発光ピークが観測された。また、アバランシェフォトダイオードと$$^{137}$$Cs線源からの662keV $$gamma$$線を利用して、YAP:Ybのシンチレーション発光強度を測定した。発光強度は温度の低下とともに増加し、50Kでは10,000photons/MeVに達した。発光波長分布から算出した積分発光強度と温度の関係を用いると、4.2KではYAP:Ybの発光強度は11,000photons/MeVと計算された。


Development of a microcalorimeter with transition edge sensor for detection of LX rays emitted by transuranium elements

中村 圭佑; 前田 亮*; 安宗 貴志*; 前畑 京介*; 石橋 健二*; 田中 啓一*; 梅野 高裕*; 高崎 浩司; 百瀬 琢麿

Radiation Protection Dosimetry, 146(1-3), p.88 - 91, 2011/07

 被引用回数:1 パーセンタイル:11.72(Environmental Sciences)



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

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*

Journal of Nuclear Science and Technology, 47(3), p.308 - 313, 2010/03

 被引用回数:5 パーセンタイル:38.65(Nuclear Science & Technology)

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5.0$$mu$$m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$$^{241}$$Am, $$^{238}$$Pu及び$$^{239}$$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180$$mu$$s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、$$^{237}$$NpのL$$beta$$$$_{1}$$X線である17.75keVのピークにおいて50eVの半値幅であった。


Measurements of neutron spectra produced from a thick iron target bombarded with 1.5-GeV protons

明午 伸一郎; 執行 信寛*; 伊賀 公紀*; 岩元 洋介*; 木附 洋彦*; 石橋 健二*; 前畑 京介*; 有馬 秀彦*; 中本 建志*; 沼尻 正晴*

AIP Conference Proceedings 769, p.1513 - 1516, 2005/05



Measurements of neutron spectra produced from a thick lead target bombarded with 0.5- and 1.5-GeV protons

明午 伸一郎; 高田 弘; 千葉 敏; 中本 建志*; 石橋 健二*; 松藤 成弘*; 前畑 京介*; 執行 信寛*; 渡辺 幸信*; 沼尻 正晴*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 431(3), p.521 - 530, 1999/00

 被引用回数:35 パーセンタイル:91.14(Instruments & Instrumentation)



X-ray detection characteristics of Nb-based superconducting tunnel junctions

片桐 政樹; 岸本 牧; 浮辺 雅宏*; 中村 龍也*; 倉門 雅彦*; 前畑 京介*; 石橋 健二*; 中沢 正治*

Japanese Journal of Applied Physics, 37(SUPPL.37-2), p.13 - 18, 1998/00

 被引用回数:6 パーセンタイル:33.22(Physics, Applied)




前畑 京介*; 石橋 健二*; 仲川 博*; 赤穂 博司*; 高田 進*; 中島 哲夫*; 清水 裕彦*; 片桐 政樹; 吉沢 正美*

電子技術総合研究所彙報, 61(6-7), p.361 - 366, 1997/00



X-ray signal production processes in Nb-based superconducting tunnel junctions

片桐 政樹; 岸本 牧; H.Kraus*; 浮辺 雅宏*; 倉門 雅彦*; 中沢 正治*; 前畑 京介*; 石橋 健二*; 中村 龍也*

Proc. of 7th Int. Workshop on Low Temperature Detectors (LTD-7), p.39 - 44, 1997/00



Detection of synchrotron radiation by Nb-based superconducting tunnel junctions

前畑 京介*; 石橋 健二*; 野田 孝浩*; 仲川 博*; 赤穂 博*; 高田 進*; 中島 哲夫*; 清水 裕彦*; 吉沢 雅美*; 片桐 政樹

Japanese Journal of Applied Physics, 35(2A), p.L178 - L181, 1996/00

 被引用回数:1 パーセンタイル:8.48(Physics, Applied)



Spallation neutron measurement by the time-of-flight method with a short flight path

中本 建志*; 石橋 健二*; 松藤 成弘*; 執行 信寛*; 前畑 京介*; 明午 伸一郎; 高田 弘; 千葉 敏; 沼尻 正晴*; 中村 尚司*; et al.

Journal of Nuclear Science and Technology, 32(9), p.827 - 833, 1995/09

 被引用回数:29 パーセンタイル:92.29(Nuclear Science & Technology)



Measurements of spallation neutrons from a thick lead target bombarded with 0.5 and 1.5 GeV protons

明午 伸一郎; 高田 弘; 千葉 敏; 中本 建志*; 石橋 健二*; 松藤 成弘*; 前畑 京介*; 執行 信寛*; 和久田 義久*; 渡辺 幸信*; et al.

PSI-Proceedings 95-02, Vol. 2, 0, p.442 - 453, 1995/00




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

no journal, , 




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

no journal, , 




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

no journal, , 



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

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*

no journal, , 




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

no journal, , 


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