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のエレクトロニクス応用; トンネル接合素子と熱緩和型パルス応答素子への展開に向けて石田 武和*; Wang, Z.*; 四谷 任*; 町田 昌彦
固体物理, 40(1), p.51 - 67, 2005/01
新しい超伝導体MgBは、エレクトロニクスを初めとしてさまざまな応用分野への展開が期待されている。本論文では、おもに、MgBを用いたトンネル接合素子開発の現状と熱緩和型パルス応答素子による中性子計測に関する取り組みについて解説する。特に、中性子計測に関しては、地球シミュレータを用いた熱緩和の大規模シミュレーションによりMgB素子の検出条件を明らかにした結果について報告する。
片桐 政樹; 中村 龍也; 大久保 雅隆*; Pressler, H.*; 高橋 浩之*; 中澤 正治*
AIP Conference Proceedings 605, p.177 - 180, 2002/00
Nb/Al/AlO
/Sl/Nb構造の超伝導トンネル接合の信号読み出しに高速電流読み出し法を用いた高計数率X線検出器の開発を行った。素子の特性は、ライズタイムは100ns,電流収集時間は260nsそして0.4Kにおける抵抗は20オームであった。本素子を用いて、超伝導コイルを用いた高速電流読み出し回路を作製した。KEKの放射光施設を用いてX線に対する特性試験を行った。その結果、10cpsから100kcpsまでの計数率に対して270eVのエネルギー分解能が得られた。300kcpsでも300eVの性能が得られることが確認できた。これにより、超伝導トンネル接合の高計数率X線測定への応用の見通しが得られた。
量子計測研究グループ
JAERI-Conf 98-011, 84 Pages, 1998/07
21世紀における放射線計測を考えると、量子現象を利用した新しい放射線検出原理を追及することが研究者にとって1つの大きな課題・目標となる。このような状況の中で量子計測研究グループでは、平成5年4月から5年間「量子計測法の研究」テーマのもとで、He-Neレーザー等を用いた中性子検出法の研究、耐放射線性光ファイバーの開発研究及び超伝導トンネル接合放射線検出器の研究の3つの研究を行った。これらの研究を終了するに当たり1998年1月19,20日に「量子計測法の研究」と題する研究会を開催した。本稿は同研究会での講演内容を論文等としてまとめたもので、所内外で精力的に行われている先端的な研究の現状を知ると共に、将来における「量子現象を利用した放射線計測法」の方向と展開を知る上で多くの示唆に富む内容を含むものである。
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
2種類のNb系超伝導トンネル接合素子について、放射光の単色X線を用いて検出特性を測定した。素子は、陽極酸化工程を含むプロセスとSiOスパッタリング工程を含む改良型プロセスの異なったプロセスで作製したものが使われた。外部雑音の多い測定環境のため、冷却型FETアンプがS/N比の改善のため使用された。4keVから15keVまでのX線放出実験の結果、入射X線エネルギーに対してピーク位置が非線形となることが確認された。
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
SIS(超伝導-絶縁体-超伝導)構造を持つ超伝導トンネル接合素子による準粒子検出に関して、直接超伝導体内で作り出されたものと基板内でフォノンを介して作り出されたものをそれぞれ別個に測定しその特性を調べた。5.9keVX線を用いて178
m
178mNb接合素子のX線に対する応答特性と接合に印加するバイアス電圧を変化させながら測定した。その結果、直接超伝導体内で作り出される準素子と基板内でフォノンを介して作り出される準粒子と基板内でフォノンを介して作り出される準粒子の接合を介しての収集特性が異なることがわかった。この原因は、準粒子とフォノンに対してトンネル接合の超伝導層内に異なったエネルギーレベルが存在するためと推測される。
量子計測研究グループ
JAERI-Conf 96-004, 52 Pages, 1996/03
超伝導を利用した放射線検出器、特に超伝導トンネル接合放射線検出器の研究はこれまでの半導体検出器にくらべてX線に対してエネルギー分解能が一桁半以上良くなる可能性があることから最近精力的に研究が進められている。本研究グループでは量子効果を用いた放射線計測法としてこの超伝導トンネル接合放射線検出器を研究課題の1つとして取り上げている。本研究について所内外の研究者と討論するため「超伝導放射線検出器の開発」と題するセミナーを開催した。同セミナーでは超伝導トンネル接合放射線検出素子及びその応用に関する研究成果とこれに関連するボロメータ及び準安定粒子放射線検出器に関して、所内外の研究者の最新研究内容の講演を行いこれをもとに議論を深めた。本稿は同セミナーでの講演内容を論文集としてまとめたものである。
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：8.28(Physics, Applied)超伝導体は1つの電荷キャリアを作るのに必要なエネルギーとがMeVオーダーであり超伝導体放射線器として用いた場合半導体検出器と比較して1桁以上良いエネルギー分解能が得られる。このトンネル接合検出器の応答は6keV以下の特性X線を用いたものがほとんどでありそれ以上のエネルギー領域での応答は調べられていない。このため、シンクロトロン放射光を用いて4~15keVX線に対する超伝導トンネル接合検出器の応答を調べた。
浮辺 雅宏*; 中沢 正治*; 井口 哲夫*; 高橋 浩之*; 岸本 牧; 片桐 政樹; 倉門 雅彦*
放射線, 21(4), p.67 - 72, 1995/00
半導体検出器に比較し高分解能化が期待できる超伝導トンネル接合素子に着目し本素子を用いたX線検出器の実用化の研究を進めている。本論文では、X線検出器として実用するのに不可欠な外部からの放射線入射を可能とした外部入射型
Heクライオスタットを製作し、STJ素子のX線検出特性の評価研究、信号増幅回路の最適化及び信号のデジタル処理に関する研究を行ったので報告する。主な成果は、(1)STJ素子内でのX線吸収モデルと信号生成過程でのエネルギー拡散モデルによる検出効率評価結果と実験による検出効率測定結果の比較によるモデルの妥当性の確認、(2)Nb/AlO/Nb素子としてのこれまでの最良の78eVの高分解能の達成、(3)デジタル信号処理によるフォノン信号とX線信号との分離等である。
片桐 政樹
Radioisotopes, 44(9), p.679 - 680, 1995/00
放射線検出器の最も重要な性能の1つであるエネルギー分解能が従来の検出器に比較し格段に向上することから極低温放射線検出器の研究が国内外で精力的に進められている。本検出器は原理により大きく分けて3種類であり、超伝導トンネル接合放射線検出器、弾道フォノン型放射線検出器、カロリーメータ型放射線検出器にわけられる。本報告は、これらの検出器の検出原理、研究過程及び研究の状況をレビューしたものである。
片桐 政樹
電気評論, 0(7), p.30 - 34, 1994/00
近年、次世代の放射線センサとして国内外において極低温における物理現象を利用したセンサの開発研究が精力的に進められている。これらのセンサは用いる物理現象により、(1)超電導体が低いエネルギーギャップを持つことを利用したセンサ、(2)放射線が検出媒体と作用し発生する弾道フォノンを利用したセンサ、及び(3)極低温時において検出媒体が非常に低比熱となることを利用したセンサに大別される。これらの放射線センサは重要な性能であるエネルギー分解能が従来の半導体放射線センサに比較し格段に向上することが期待されている。以上のセンサについて、国内外の論文をレビューし、現状の研究状況、問題点及び将来の展望についてまとめた。
阪井 英次
X線分析の進歩,15, p.1 - 27, 1984/00
高エネルギー分解能Si(Li)X線スペクトロメータが導入されて実用的なエネルギー分散X線分散分野を開いてすでに20年近くを経過した。本総合報告はSi(Li)検出器、Ge(Li)検出器-増幅系の開発についての歴史的な概観、高純度Si,高純度Ge,GaAs,CdTe,HgI,その他の化合物半導体検出器の最近の進歩、位置検出器を述べた。最後に超高分解能X線検出器となる可能性のある超電導トンネル接合について述べた。
