TES 型 X 線マイクロカロリメーターの　基礎特性の解析と分光性能の評価

TES型X線マイクロカロリメーターの　基礎特性の解析と分光性能の評価TES型X線マイクロカロリメーターの　基礎特性の解析と分光性能の評価首都大学東京宇宙物理実験研究室入江敏弘現在　東京大学大学院　齋藤研究室

　ダークマター　　　　　　　銀河(1万度) WHIM(10万~1000万度)　銀河団(1000万度～) イントロダクション X線は100万～1億Kの温度の気体から原子番号が4（Be）よりも大きい原子のイオンの電子が変換することにより発生する。例；超新星爆発の残骸、ダークマターの分　　布など X線を放出するプラズマ現象は輝線の放射吸収によりその密度と温度を求めることができて、この輝線のエネルギーによりイオンを区別することができる。このX線を観測する検出器としてX線マイクロカロリメーターが用いられる。

TES型X線マイクロカロリメーターとは超伝導体でできているＴＥＳ（TransitionEdgeSensor（超伝導遷移端検出器）の略）を温度計として用いたＸ線マイクロカロリメーターである。TES型X線マイクロカロリメーターとは超伝導体でできているＴＥＳ（TransitionEdgeSensor（超伝導遷移端検出器）の略）を温度計として用いたＸ線マイクロカロリメーターである。 TESの遷移端の抵抗変化は超伝導体であることから鋭くなり温度感度は半導体温度計に比べて1桁以上向上している。 100mK以下の温度状態で一定電圧で作動することにより従来のカロリメーターよりも高いエネルギー分解能を検出することができる。ここ数年間でTES型X線マイクロカロリメーターは次世代X線天文学に重要なものとして研究されている。

研究背景 　次世代X線天文衛星DIOSに搭載予定のX線マイクロカロリメーターの製作及び分光性能の追及これまで、グループ内で素子TMU‐146により2.8 eV@ 5.9 keVの分光性能を達成 TMU‐146の性能の再現性を確認かつTMU‐146の分光性能を超える素子の製作をするためTMU‐193の製作目的；TMU‐193の性能の評価及び TMU‐146との比較から考察を行う

TES型X線マイクロカロリメーター • Ｘ線を吸収してそのエネルギーを素子の温度上昇によって測定する検出器 • TESとは超伝導と常伝導の2種類の金属膜から構成していて、超伝導フィルムの抵抗変位で温度を測定する

TMU-193 メンブレン　　アルミ配線金吸収体　　 TES

エネルギー分解能 α大きいほど ΔE は良い値になる T が小さいほど分解能の内訳カロリメーターの分光性能転移温度

最低温度　60 mK 温度安定度　10μK 55 希釈冷凍機シャント抵抗 SQUID SQUID array 素子 X線源（Fe） 55 X線源； Fe Mn-Kα5.9keV

X線照射実験1回目 カウント数カウント数シャント抵抗 D E = 5.9 ± 0.3 eV エネルギー（eV） 5900 5900 エネルギー TES SQUID • 改善ポイント　シャント抵抗を変更 9.85mΩ3.08mΩ

　回路の最適化からフィードバッグが変化してパルスハイトが増加　回路の最適化からフィードバッグが変化してパルスハイトが増加 ΔE=5.0±0.2 eV達成 X線照射実験2回目カウント数パルスハイト 5.0eV 5.9eV 5900 0 Time (s) エネルギー（eV）

ベースラインノイズについて • TMU-146の値を用いてTMU‐193のベースライン分解能を求める表の値とαは等しいと仮定：ΔE193/ΔE146  1.89 (ベースライン) カウント数 TMU146の実測ベースラインΔE (2.4 eV)を代入すると、ΔE193 = 4.46 eVとなる予想値と実測値がほぼ一致転移温度が低い素子であれば、分光性能改善エネルギー（eV)

まとめ • TMU193において DE=5.0eV @ 5.9 keV 達成 • 今後は、詳しいノイズ測定をもとに、ノイズの内訳を詳しく調べる必要がある • 転移温度を改善して、TMU‐193と同様の制作方法により、良いエネルギー分解能を得られると考えられる。 TMU146 とほぼ同程度の性質の素子製作に成功

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