JP2002357660A - カロリーメータ - Google Patents
カロリーメータInfo
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K17/00—Measuring quantity of heat
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/02—Dosimeters
- G01T1/12—Calorimetric dosimeters
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明の目的は、微小な熱量を電気信号に変
換するカロリーメータに関し、特に超伝導転移端を用い
ることによりエネルギー分解能・計数率を向上させた放
射線検出器を得ることである。 【解決手段】 放射線を吸収し熱を発生させる吸収体
が、熱により抵抗値を変化させる抵抗体の上に形成され
ており、前記抵抗体が熱の逃げをコントロールするメン
ブレン上に形成されている超伝導転移端を用いたカロリ
ーメータにおいて、カロリーメータに発生した活性電子
を外部に逃がすための熱放出装置を設けていることを特
徴とするカロリーメータ
換するカロリーメータに関し、特に超伝導転移端を用い
ることによりエネルギー分解能・計数率を向上させた放
射線検出器を得ることである。 【解決手段】 放射線を吸収し熱を発生させる吸収体
が、熱により抵抗値を変化させる抵抗体の上に形成され
ており、前記抵抗体が熱の逃げをコントロールするメン
ブレン上に形成されている超伝導転移端を用いたカロリ
ーメータにおいて、カロリーメータに発生した活性電子
を外部に逃がすための熱放出装置を設けていることを特
徴とするカロリーメータ
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は微小な熱量を電気
信号に変換するカロリーメータに関し、特に超伝導転移
端を用いることによりエネルギー分解能・計数率を向上
させた放射線検出器に関する。
信号に変換するカロリーメータに関し、特に超伝導転移
端を用いることによりエネルギー分解能・計数率を向上
させた放射線検出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】カロリーメータは、外部から入射される
熱を電流や電圧の電気信号に変換する熱量計であり、応
用の一つとして放射線のエネルギーを微小熱量として検
出する試みが行われてきた。参考文献として、例えば
「S.H.Moseley et.al. Journalof Applied Physics
56 1275(1984)」がある。カロリーメータは、熱の流
量を制御するためのメンブレン上に、熱を吸収する吸収
体（半導体）と吸収体で発生した熱を電気信号に変換す
る温度計（半導体）が設けられている。放射線を検出す
るカロリーメータは量子効率が100％に近い、すなわち
放射線のエネルギーがほぼ100%近く電気信号に変換され
るため、効率の無駄がない利点がある。この優位点があ
るため、カロリーメータは放射線検出器として適してい
る。カロリーメータのエネルギー分解能は、素子のフォ
ノンノイズに支配されており極低温、例えば1K以下にす
ることノイズの効果を低減することができ、エネルギー
分解能向上が図られてきた。
熱を電流や電圧の電気信号に変換する熱量計であり、応
用の一つとして放射線のエネルギーを微小熱量として検
出する試みが行われてきた。参考文献として、例えば
「S.H.Moseley et.al. Journalof Applied Physics
56 1275(1984)」がある。カロリーメータは、熱の流
量を制御するためのメンブレン上に、熱を吸収する吸収
体（半導体）と吸収体で発生した熱を電気信号に変換す
る温度計（半導体）が設けられている。放射線を検出す
るカロリーメータは量子効率が100％に近い、すなわち
放射線のエネルギーがほぼ100%近く電気信号に変換され
るため、効率の無駄がない利点がある。この優位点があ
るため、カロリーメータは放射線検出器として適してい
る。カロリーメータのエネルギー分解能は、素子のフォ
ノンノイズに支配されており極低温、例えば1K以下にす
ることノイズの効果を低減することができ、エネルギー
分解能向上が図られてきた。
【０００３】放射線により発生するパルスの応答速度
（放射線がカロリーメータに入射しパルスが発生した
後、もとの安定状態に戻る間での時間）はC/Gで与えら
れる（C：カロリーメータの熱容量、G：外部に熱を逃が
すためのメンブレンの熱コンダクタンス）。これはカロ
リーメータで発生した熱がメンブレンを伝わり逃げてい
く時間を表している。
（放射線がカロリーメータに入射しパルスが発生した
後、もとの安定状態に戻る間での時間）はC/Gで与えら
れる（C：カロリーメータの熱容量、G：外部に熱を逃が
すためのメンブレンの熱コンダクタンス）。これはカロ
リーメータで発生した熱がメンブレンを伝わり逃げてい
く時間を表している。
【０００４】1995年に、超伝導転移端で自己フィードバ
ック機能を持たせることにより、従来のカロリーメータ
より高エネルギー分解能・高計数率をもつ超伝導カロリ
ーメータ（以後TES(Transition Edge Sensorと呼ぶ)が
報告された(K.D.Irwin, Applied Physics letters
66, 1998(1995))。超伝導は図５に示すように転移温度
で常伝導から超伝導へと転位する。この転位する温度領
域を超伝導転移端と呼ぶ。超伝導転移端は、温度変化に
対して抵抗変化が大きいことが特徴である。外部から熱
が入射するとTESは微小な温度変化をし、その結果大き
な抵抗変化が得られる。TESを超伝導転移端において、
定電圧駆動させると、放射線の吸収に伴いTESの抵抗値
が変化し、抵抗変化に応じた電流信号が発生する。放射
線のエネルギーと信号電流の波高値は一対一の関係があ
り、波高値を読みとることにより、TESに入射した放射
線のエネルギーを検出することができる。自己フィード
バック機能は、TE S内に発生した熱（活性電子）を従来
より高速に逃がすことを可能とし、カロリーメータの高
速化を実現した。また、自己フィードバック機能によ
り、ノイズが低減され高エネルギー分解能を実現した。
さらに特徴的な点は、TESの材料をすべて金属で構成す
ることができ、熱容量の低減化、電子の拡散時間の短縮
化を可能とした。従来報告されている例では、エネルギ
ー分解能を4.5eVの場合、200〜300μsが報告されてい
る。
ック機能を持たせることにより、従来のカロリーメータ
より高エネルギー分解能・高計数率をもつ超伝導カロリ
ーメータ（以後TES(Transition Edge Sensorと呼ぶ)が
報告された(K.D.Irwin, Applied Physics letters
66, 1998(1995))。超伝導は図５に示すように転移温度
で常伝導から超伝導へと転位する。この転位する温度領
域を超伝導転移端と呼ぶ。超伝導転移端は、温度変化に
対して抵抗変化が大きいことが特徴である。外部から熱
が入射するとTESは微小な温度変化をし、その結果大き
な抵抗変化が得られる。TESを超伝導転移端において、
定電圧駆動させると、放射線の吸収に伴いTESの抵抗値
が変化し、抵抗変化に応じた電流信号が発生する。放射
線のエネルギーと信号電流の波高値は一対一の関係があ
り、波高値を読みとることにより、TESに入射した放射
線のエネルギーを検出することができる。自己フィード
バック機能は、TE S内に発生した熱（活性電子）を従来
より高速に逃がすことを可能とし、カロリーメータの高
速化を実現した。また、自己フィードバック機能によ
り、ノイズが低減され高エネルギー分解能を実現した。
さらに特徴的な点は、TESの材料をすべて金属で構成す
ることができ、熱容量の低減化、電子の拡散時間の短縮
化を可能とした。従来報告されている例では、エネルギ
ー分解能を4.5eVの場合、200〜300μsが報告されてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】TESは超伝導転移端を
利用し、自己フィードバック機能を持たせたカロリーメ
ータであり、半導体を利用したカロリーメータと比較
し、高エネルギー・高速化を実現した。しかし、エネル
ギー分解能を10eV以下に設計した場合、放射線によりTE
Sに発生するパルスの立下り時間を100μs以内にするこ
とは困難であった。理由は次の通りである。
利用し、自己フィードバック機能を持たせたカロリーメ
ータであり、半導体を利用したカロリーメータと比較
し、高エネルギー・高速化を実現した。しかし、エネル
ギー分解能を10eV以下に設計した場合、放射線によりTE
Sに発生するパルスの立下り時間を100μs以内にするこ
とは困難であった。理由は次の通りである。
【０００６】カロリーメータのエネルギー分解能は、パ
ルスは波高値のばらつきにより決定される。X線により
発生する活性電子がTESを均一に昇温させる前に、活性
電子がTESの外部へと拡散されるため、波高値のばらつ
きが大きくなりエネルギー分解能が劣化する。活性電子
がTES内を均一に昇温させる工程はパルスの立ち上がり
時間に関係し、TES外部へと活性電子が拡散する工程は
立ち下がり時間に関係する。そのためエネルギー分解能
を向上させるためには、パルスの立ち上がり時間に対し
て、活性電子がメンブレンを伝導して逃げる時間(τ0=C
/G)を長くしなくてはならない。ここでCはカロリーメー
タの熱容量、Gはメンブレンの熱コンダクタンスを表
す。たとえば立ち上がり時間を1μsとしたときには、τ
0は1ms以上にしたほうがよい。計数率を向上させるため
に、均一にカロリーメータが昇温された後は、できるだ
け早く活性電子を外部に逃がし、元の定常状態にもどる
必要がある。つまりパルスの立下り時間を短くする必要
がある。計数率とは、パルスの時定数を４倍した逆数で
あり、1秒あたりにパルスをカウントできる数を表す。
エネルギー分解能を向上させたい場合、4倍ではなくさ
らに大きな値を選ぶ場合がある。
ルスは波高値のばらつきにより決定される。X線により
発生する活性電子がTESを均一に昇温させる前に、活性
電子がTESの外部へと拡散されるため、波高値のばらつ
きが大きくなりエネルギー分解能が劣化する。活性電子
がTES内を均一に昇温させる工程はパルスの立ち上がり
時間に関係し、TES外部へと活性電子が拡散する工程は
立ち下がり時間に関係する。そのためエネルギー分解能
を向上させるためには、パルスの立ち上がり時間に対し
て、活性電子がメンブレンを伝導して逃げる時間(τ0=C
/G)を長くしなくてはならない。ここでCはカロリーメー
タの熱容量、Gはメンブレンの熱コンダクタンスを表
す。たとえば立ち上がり時間を1μsとしたときには、τ
0は1ms以上にしたほうがよい。計数率を向上させるため
に、均一にカロリーメータが昇温された後は、できるだ
け早く活性電子を外部に逃がし、元の定常状態にもどる
必要がある。つまりパルスの立下り時間を短くする必要
がある。計数率とは、パルスの時定数を４倍した逆数で
あり、1秒あたりにパルスをカウントできる数を表す。
エネルギー分解能を向上させたい場合、4倍ではなくさ
らに大きな値を選ぶ場合がある。
【０００７】超伝導転移端を用いたカロリーメータは、
従来のカロリーメータに自己フィードバック機能を持た
せることにより、パルスの時定数をτ=τ0/(1+A)と短く
することに成功した。Aはフィードバック定数である。
この方式は、パルスの立ち上がり時間に対してメンブレ
ンを伝わり熱が逃げていく時間は長いが、昇温された後
電子を外部へ逃がす時間は自己フィードバックにより向
上させる点が半導体を用いたカロリーメータと違う大き
な利点である。
従来のカロリーメータに自己フィードバック機能を持た
せることにより、パルスの時定数をτ=τ0/(1+A)と短く
することに成功した。Aはフィードバック定数である。
この方式は、パルスの立ち上がり時間に対してメンブレ
ンを伝わり熱が逃げていく時間は長いが、昇温された後
電子を外部へ逃がす時間は自己フィードバックにより向
上させる点が半導体を用いたカロリーメータと違う大き
な利点である。
【０００８】以上のことから、カロリーメータのパルス
時定数を短くするためには、 １） 電子の拡散時間に対してメンブレンを伝わり逃げ
る熱の時間が十分に長いこと、 ２） 昇温後できるだけ高速にカロリーメータ内にある
電子を外部へ逃がすこと、が重要である。
時定数を短くするためには、 １） 電子の拡散時間に対してメンブレンを伝わり逃げ
る熱の時間が十分に長いこと、 ２） 昇温後できるだけ高速にカロリーメータ内にある
電子を外部へ逃がすこと、が重要である。
【０００９】超伝導転移端を用いたカロリーメータの場
合、エネルギー分解能を10eV以下にすると、フィードバ
ック定数Aは10 0以下となってしまう問題があった。そ
のためパルスの時定数を100以下にすることは困難であ
った。
合、エネルギー分解能を10eV以下にすると、フィードバ
ック定数Aは10 0以下となってしまう問題があった。そ
のためパルスの時定数を100以下にすることは困難であ
った。
【００１０】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために、放射線を吸収し熱を発生させる吸収体が、熱
により抵抗値を変化させる抵抗体の上に形成されてお
り、抵抗体が熱の逃げをコントロールするメンブレン上
に形成されている超伝導転移端を用いたカロリーメータ
において、カロリーメータに発生した活性電子を外部に
逃がすためのデバイスを設けていることを特徴とするカ
ロリーメータとする。
るために、放射線を吸収し熱を発生させる吸収体が、熱
により抵抗値を変化させる抵抗体の上に形成されてお
り、抵抗体が熱の逃げをコントロールするメンブレン上
に形成されている超伝導転移端を用いたカロリーメータ
において、カロリーメータに発生した活性電子を外部に
逃がすためのデバイスを設けていることを特徴とするカ
ロリーメータとする。
【００１１】この結果、エネルギー分解能を向上させる
ために吸収体で発生した熱がフォノンとなってメンブレ
ンを伝わり逃げていく時間(C/G)が長い場合でも、強制
的にTES内部にある活性電子をカロリーメータの外部に
逃がすことができるため、パルスの時定数を短くするこ
とができる。そのためカロリーメータの高速化を実現す
ることができる。また、時定数(C/G)を吸収体で発生し
た活性電子がカロリーメータ内部を拡散する時間より十
分大きく設定できるため、パルスの波高値のばらつきが
抑制でき、高エネルギー分解能を実現することができ
る。
ために吸収体で発生した熱がフォノンとなってメンブレ
ンを伝わり逃げていく時間(C/G)が長い場合でも、強制
的にTES内部にある活性電子をカロリーメータの外部に
逃がすことができるため、パルスの時定数を短くするこ
とができる。そのためカロリーメータの高速化を実現す
ることができる。また、時定数(C/G)を吸収体で発生し
た活性電子がカロリーメータ内部を拡散する時間より十
分大きく設定できるため、パルスの波高値のばらつきが
抑制でき、高エネルギー分解能を実現することができ
る。
【００１２】また、活性電子を外部に逃がすためのデバ
イスとしてデバイスが吸収体の一部と薄い絶縁膜と超伝
導体の３層構造を有するSIN接合素子であることを特徴
とするカロリーメータとする。
イスとしてデバイスが吸収体の一部と薄い絶縁膜と超伝
導体の３層構造を有するSIN接合素子であることを特徴
とするカロリーメータとする。
【００１３】吸収体が常伝導体である場合、吸収体と薄
い絶縁膜と超伝導体の３層構造はSIN(Superconducting-
Insulator-Normal)接合と呼ばれる。この構造を用いる
と電圧を印加したときの応答は１μｓにすることがで
き、吸収体で発生した活性電子を吸収体から超伝導体へ
高速に電流を流すことができる。この結果、吸収体と超
伝導体の間に電圧を加えることにより、吸収体から超伝
導体へ流れる電荷量を調整できるデバイスができ、高速
応答可能なカロリーメータを得ることができる。
い絶縁膜と超伝導体の３層構造はSIN(Superconducting-
Insulator-Normal)接合と呼ばれる。この構造を用いる
と電圧を印加したときの応答は１μｓにすることがで
き、吸収体で発生した活性電子を吸収体から超伝導体へ
高速に電流を流すことができる。この結果、吸収体と超
伝導体の間に電圧を加えることにより、吸収体から超伝
導体へ流れる電荷量を調整できるデバイスができ、高速
応答可能なカロリーメータを得ることができる。
【００１４】また、放射線を吸収し熱を発生させる吸収
体が、熱により抵抗値を変化させる抵抗体の上に形成さ
れており、抵抗体が熱の逃げをコントロールするメンブ
レン上に形成されている超伝導転移端を用いたカロリー
メータにおいて、メンブレンの熱コンダクタンス調整器
を設けているカロリーメータとする。
体が、熱により抵抗値を変化させる抵抗体の上に形成さ
れており、抵抗体が熱の逃げをコントロールするメンブ
レン上に形成されている超伝導転移端を用いたカロリー
メータにおいて、メンブレンの熱コンダクタンス調整器
を設けているカロリーメータとする。
【００１５】カロリーメータの応答速度を向上させるた
めには、応答速度はカロリーメータの熱容量を熱コンダ
クタンスで割った値(C/G)であるため熱コンダクタンス
を大きくした方がよい。しかし、エネルギー分解能を向
上させるためにはカロリーメータの熱化を均一にする必
要があり、熱コンダクタンスを小さくしたほうがよい。
本発明は、放射線吸収によるカロリーメータの熱化の過
程では熱コンダクタンスを小さくし、熱化に伴い発生す
る活性電子を早く外部へ放出する過程では熱コンダクタ
ンスを大きくする熱コンダクタンス調整器を有してい
る。その結果、始め熱コンダクタンスを小さくすること
によりカロリーメータの波高値のばらつきを小さくする
ことができ、カロリーメータの高エネルギー分解能を実
現することができる。また、熱化により発生する電子を
すみやかに外部へ放出することにより、放射線を吸収す
る前の定常状態へ戻すことができ、高速応答・高計数率
を実現することができる。特に熱コンダクタンスを調整
するためには、カロリーメータから外部への熱の流量を
調整する必要がある。熱コンダクタンス調整器として抵
抗を用い、抵抗加熱によりメンブレンの温度を上げると
カロリーメータと外部との温度勾配を小さくすることが
でる。そのためカロリーメータから外部への熱流量が小
さくなる。抵抗加熱を切ると温度勾配は大きくなり、カ
ロリーメータから外部への熱流量が大きくなる。その結
果、熱コンダクタンス調整器として抵抗を用いると、簡
便に熱流量を制御することができ、熱化により発生する
電子をすみやかに外部へ放出することにより、放射線を
吸収する前の定常状態へ戻すことができ、高速応答・高
計数率を実現することができる。
めには、応答速度はカロリーメータの熱容量を熱コンダ
クタンスで割った値(C/G)であるため熱コンダクタンス
を大きくした方がよい。しかし、エネルギー分解能を向
上させるためにはカロリーメータの熱化を均一にする必
要があり、熱コンダクタンスを小さくしたほうがよい。
本発明は、放射線吸収によるカロリーメータの熱化の過
程では熱コンダクタンスを小さくし、熱化に伴い発生す
る活性電子を早く外部へ放出する過程では熱コンダクタ
ンスを大きくする熱コンダクタンス調整器を有してい
る。その結果、始め熱コンダクタンスを小さくすること
によりカロリーメータの波高値のばらつきを小さくする
ことができ、カロリーメータの高エネルギー分解能を実
現することができる。また、熱化により発生する電子を
すみやかに外部へ放出することにより、放射線を吸収す
る前の定常状態へ戻すことができ、高速応答・高計数率
を実現することができる。特に熱コンダクタンスを調整
するためには、カロリーメータから外部への熱の流量を
調整する必要がある。熱コンダクタンス調整器として抵
抗を用い、抵抗加熱によりメンブレンの温度を上げると
カロリーメータと外部との温度勾配を小さくすることが
でる。そのためカロリーメータから外部への熱流量が小
さくなる。抵抗加熱を切ると温度勾配は大きくなり、カ
ロリーメータから外部への熱流量が大きくなる。その結
果、熱コンダクタンス調整器として抵抗を用いると、簡
便に熱流量を制御することができ、熱化により発生する
電子をすみやかに外部へ放出することにより、放射線を
吸収する前の定常状態へ戻すことができ、高速応答・高
計数率を実現することができる。
【００１６】（実施例１）図１(a)は、放射線を吸収し
熱を発生させる吸収体が、熱により抵抗値を変化させる
抵抗体の上に形成されており、抵抗体が熱の逃げをコン
トロールするメンブレン上に形成されている超伝導転移
端を用いたカロリーメータにおいて、吸収体の一部が抵
抗体と異なる超伝導体と薄い絶縁膜を挟む接合が抵抗体
と並列に配置されているカロリーメータの模式図であ
る。図１(b)は、図１(a)のＡ−Ａ’線に沿った断面図で
ある。
熱を発生させる吸収体が、熱により抵抗値を変化させる
抵抗体の上に形成されており、抵抗体が熱の逃げをコン
トロールするメンブレン上に形成されている超伝導転移
端を用いたカロリーメータにおいて、吸収体の一部が抵
抗体と異なる超伝導体と薄い絶縁膜を挟む接合が抵抗体
と並列に配置されているカロリーメータの模式図であ
る。図１(b)は、図１(a)のＡ−Ａ’線に沿った断面図で
ある。
【００１７】本カロリーメータは、メンブレン６上に抵
抗体１と超伝導体５が形成されており、抵抗体１の上に
吸収体２が、超伝導体５の上には絶縁膜A４を挟んで吸
収体２が形成されており、抵抗体１には超伝導配線３が
設けられている。
抗体１と超伝導体５が形成されており、抵抗体１の上に
吸収体２が、超伝導体５の上には絶縁膜A４を挟んで吸
収体２が形成されており、抵抗体１には超伝導配線３が
設けられている。
【００１８】抵抗体１は、超伝導体単層または超伝導体
と常伝導体の２層からなるバイレイヤーを用いることが
できる。バイレイヤーを用いた場合、超伝導体と常伝導
体の膜厚比を変化させることにより、任意の超伝導転移
温度を設定することができる。例えば常伝導体として金
を、超伝導体としてチタンを用いることができる。厚み
100nmのチタン薄膜の超伝導転移温度は約0.6Kである
が、金を数十ナノメートル積層することにより超伝導転
移温度を0.4〜0.5Kにすることができる。超伝導配線3と
超伝導体５は、例えばニオブを用いることができる。絶
縁膜A４は、吸収体2から超伝導体5へトンネル電流が流
れる程度に薄くする必要があり、数ナノメートル程度に
したほうがよい。絶縁膜B7は、吸収体2から超伝導体5に
トンネル電流が流れない厚さに設定する。したがって吸
収体2から超伝導体5へ流れるトンネル電流の面積は、絶
縁膜A4の面積となる。絶縁膜A４が、常伝導体である吸
収体２と超伝導体５により挟まれた３層構造は、Superc
onductor-Insulator-Normal(SIN)接合9と呼ばれる。
と常伝導体の２層からなるバイレイヤーを用いることが
できる。バイレイヤーを用いた場合、超伝導体と常伝導
体の膜厚比を変化させることにより、任意の超伝導転移
温度を設定することができる。例えば常伝導体として金
を、超伝導体としてチタンを用いることができる。厚み
100nmのチタン薄膜の超伝導転移温度は約0.6Kである
が、金を数十ナノメートル積層することにより超伝導転
移温度を0.4〜0.5Kにすることができる。超伝導配線3と
超伝導体５は、例えばニオブを用いることができる。絶
縁膜A４は、吸収体2から超伝導体5へトンネル電流が流
れる程度に薄くする必要があり、数ナノメートル程度に
したほうがよい。絶縁膜B7は、吸収体2から超伝導体5に
トンネル電流が流れない厚さに設定する。したがって吸
収体2から超伝導体5へ流れるトンネル電流の面積は、絶
縁膜A4の面積となる。絶縁膜A４が、常伝導体である吸
収体２と超伝導体５により挟まれた３層構造は、Superc
onductor-Insulator-Normal(SIN)接合9と呼ばれる。
【００１９】放射線を検出するときに抵抗体１は定電圧
状態にあり、抵抗体１で発生するジュール熱とメンブレ
ン６を伝達し外部の熱槽へと逃げる熱との熱バランス状
態に保たれている。抵抗体１の温度は、超伝導転移温度
近傍になるように熱バランスされている。定電圧値を
V0、抵抗体1の抵抗値をR、抵抗体の超伝導転移温度を
Tc、熱槽の温度をTb、メンブレン6の熱コンダクタンス
をGとすると、次の関係式が成り立つ。
状態にあり、抵抗体１で発生するジュール熱とメンブレ
ン６を伝達し外部の熱槽へと逃げる熱との熱バランス状
態に保たれている。抵抗体１の温度は、超伝導転移温度
近傍になるように熱バランスされている。定電圧値を
V0、抵抗体1の抵抗値をR、抵抗体の超伝導転移温度を
Tc、熱槽の温度をTb、メンブレン6の熱コンダクタンス
をGとすると、次の関係式が成り立つ。
【００２０】
【数１】
【００２１】カロリーメータの駆動方法に関する文献
は、例えばK.D.Irwin, Applied Physics Letters 6
6, 1998(1995)がある。抵抗体１で発熱しているときの
吸収体2の電位をV1としたときに、超伝導体5の電位もV1
となるように外部電源から電圧を供給する。このとき吸
収体2と超伝導体5の電位は等しいため、トンネル電流は
流れない。また、抵抗体1を流れる自由電子のエネルギ
ーはkBTcで与えられる。k Bはボルツマン定数を表す。超
伝導転移温度が0.4Kの場合kBTc=0.035meVとなり、ニオ
ブのエネルギーギャップ：Δ＝3meVより十分小さいた
め、熱ゆらぎによる電流もほとんど無視することができ
る。
は、例えばK.D.Irwin, Applied Physics Letters 6
6, 1998(1995)がある。抵抗体１で発熱しているときの
吸収体2の電位をV1としたときに、超伝導体5の電位もV1
となるように外部電源から電圧を供給する。このとき吸
収体2と超伝導体5の電位は等しいため、トンネル電流は
流れない。また、抵抗体1を流れる自由電子のエネルギ
ーはkBTcで与えられる。k Bはボルツマン定数を表す。超
伝導転移温度が0.4Kの場合kBTc=0.035meVとなり、ニオ
ブのエネルギーギャップ：Δ＝3meVより十分小さいた
め、熱ゆらぎによる電流もほとんど無視することができ
る。
【００２２】放射線が吸収体2に吸収されると活性電子
を発生させる。吸収体2が金属の場合、放射線のエネル
ギーは活性電子のエネルギーに変換される。活性電子は
吸収体2と抵抗体1に拡散し、抵抗体1の温度を上昇させ
る。入射する放射線のエネルギーをEin、フェルミ準位
近傍の状態密度をg(Ef)、カロリーメータの体積をVとす
る。温度Tのとき単位体積の電子数Nは、
を発生させる。吸収体2が金属の場合、放射線のエネル
ギーは活性電子のエネルギーに変換される。活性電子は
吸収体2と抵抗体1に拡散し、抵抗体1の温度を上昇させ
る。入射する放射線のエネルギーをEin、フェルミ準位
近傍の状態密度をg(Ef)、カロリーメータの体積をVとす
る。温度Tのとき単位体積の電子数Nは、
【００２３】
【数２】
【００２４】で与えられる。g(E)は状態密度を、kはボ
ルツマン定数を表す。EFは温度Tのときのフェルミエネ
ルギーを表し、
ルツマン定数を表す。EFは温度Tのときのフェルミエネ
ルギーを表し、
【００２５】
【数３】
【００２６】で表される。EF(0)は温度が0Kのフェルミ
エネルギーを表す。温度がTからT+ΔTに変化したとき、
フェルミ準位より低い準位にある電子が活性化され、式
（１）は次のように表される。
エネルギーを表す。温度がTからT+ΔTに変化したとき、
フェルミ準位より低い準位にある電子が活性化され、式
（１）は次のように表される。
【００２７】
【数４】
【００２８】放射線により活性化された電子の数ΔN
は、ΔTがTに比べ十分小さく、状態密度のエネルギー微
分は温度が上昇してもほとんど変化しない場合、
は、ΔTがTに比べ十分小さく、状態密度のエネルギー微
分は温度が上昇してもほとんど変化しない場合、
【００２９】
【数５】
【００３０】で与えられる。また状態密度のエネルギー
微分は
微分は
【００３１】
【数６】
【００３２】で与えられる。式（４）、（５）からΔN
は、
は、
【００３３】
【数７】
【００３４】で与えられる。Vは金属の体積である。ま
た、単位体積あたりの電子比熱Ceを式（７）に代入する
と、
た、単位体積あたりの電子比熱Ceを式（７）に代入する
と、
【００３５】
【数８】
【００３６】電子の増加分は式（７）で与えられる。例
えばカロリーメータの動作温度が0.4Kである場合、式
（２）左辺第２項は無視することができ、0Ｋのフェル
ミ準位と変わらない。金の場合、約5.51eVである。縦50
0μm、横500μｍ，高さ300nmの金の吸収体に5.9keV入射
エネルギーEinが入射した場合、3.6×1015個の活性電子
が発生する。
えばカロリーメータの動作温度が0.4Kである場合、式
（２）左辺第２項は無視することができ、0Ｋのフェル
ミ準位と変わらない。金の場合、約5.51eVである。縦50
0μm、横500μｍ，高さ300nmの金の吸収体に5.9keV入射
エネルギーEinが入射した場合、3.6×1015個の活性電子
が発生する。
【００３７】図２に示すX線パルス８は、放射線の吸収
により変化したカロリーメータに流れる電流の変化を表
し、電流の変化は超伝導量子干渉素子：Superconductin
g Quantum Interference Device (SQUID)により検出
される。パルス８の波高値を検出したあとに、超伝導体
５に超伝導体５のエネルギーギャップ程度の電圧を印可
する。吸収体２から超伝導体５へトンネルする電荷量Q
は、次の式で与えられる。
により変化したカロリーメータに流れる電流の変化を表
し、電流の変化は超伝導量子干渉素子：Superconductin
g Quantum Interference Device (SQUID)により検出
される。パルス８の波高値を検出したあとに、超伝導体
５に超伝導体５のエネルギーギャップ程度の電圧を印可
する。吸収体２から超伝導体５へトンネルする電荷量Q
は、次の式で与えられる。
【００３８】
【数９】
【００３９】RNはSIN接合６が常伝導状態にある抵抗値
を、eは電荷量を表す。印加する電圧を固定した場合、
活性電子（Q=Ne）が吸収体２から超伝導体５へトンネル
する時間Δtは次の式で与えられる。
を、eは電荷量を表す。印加する電圧を固定した場合、
活性電子（Q=Ne）が吸収体２から超伝導体５へトンネル
する時間Δtは次の式で与えられる。
【００４０】
【数１０】
【００４１】Δtと電圧の関係を図3に示す。例えば、RN
=3Ω・T=0.4 K・Δ=3meV・V=2.5mV・N=3.6×1015個とし
た場合Δt=2.2μsとなる。すなわち電圧V1が印加されて
いる超伝導体５に電圧2.5mVを2.2μs印加することによ
り、活性電子はSIN接合９を介して逃げることができ、
その結果パルスの時定数を短くすることができる。従来
のカロリーメータの場合、活性電子を外部へ逃がすため
に要した時間は100μs以上であった。本発明を用いると
数μｓ程度に小さくすることができる。また、印加電圧
Vを調整することにより、Δtを増減させることができ、
必要に応じた時定数を得ることができる。この結果、吸
収体と超伝導体の間に電圧を加えることにより、吸収体
から超伝導体へ流れる電荷量を調整できるデバイスがで
き、高速応答可能なカロリーメータを得ることができ
る。 （実施例２）図４は、放射線を吸収し熱を発生させる吸
収体が、熱により抵抗値を変化させる抵抗体の上に形成
されており、抵抗体が熱の逃げをコントロールするメン
ブレン上に形成されている超伝導転移端を用いたカロリ
ーメータにおいて、メンブレンの熱コンダクタンス調整
器を設けているカロリーメータの模式図である。
=3Ω・T=0.4 K・Δ=3meV・V=2.5mV・N=3.6×1015個とし
た場合Δt=2.2μsとなる。すなわち電圧V1が印加されて
いる超伝導体５に電圧2.5mVを2.2μs印加することによ
り、活性電子はSIN接合９を介して逃げることができ、
その結果パルスの時定数を短くすることができる。従来
のカロリーメータの場合、活性電子を外部へ逃がすため
に要した時間は100μs以上であった。本発明を用いると
数μｓ程度に小さくすることができる。また、印加電圧
Vを調整することにより、Δtを増減させることができ、
必要に応じた時定数を得ることができる。この結果、吸
収体と超伝導体の間に電圧を加えることにより、吸収体
から超伝導体へ流れる電荷量を調整できるデバイスがで
き、高速応答可能なカロリーメータを得ることができ
る。 （実施例２）図４は、放射線を吸収し熱を発生させる吸
収体が、熱により抵抗値を変化させる抵抗体の上に形成
されており、抵抗体が熱の逃げをコントロールするメン
ブレン上に形成されている超伝導転移端を用いたカロリ
ーメータにおいて、メンブレンの熱コンダクタンス調整
器を設けているカロリーメータの模式図である。
【００４２】本カロリーメータは、メンブレン５１上に
抵抗体５２と超伝導配線５３が形成されており、抵抗体
５２の上に吸収体５４が設けられている。
抵抗体５２と超伝導配線５３が形成されており、抵抗体
５２の上に吸収体５４が設けられている。
【００４３】抵抗体５２は、超伝導体単層または超伝導
体と常伝導体の２層からなるバイレイヤーを用いること
ができる。バイレイヤーを用いた場合、超伝導体と常伝
導体の膜厚比を変化させることにより、任意の超伝導転
移温度を設定することができる。例えば常伝導体として
金を、超伝導体としてチタンを用いることができる。厚
み100nmのチタン薄膜の超伝導転移温度は約0.6Kである
が、金を数十ナノメートル積層することにより超伝導転
移温度を例えば0.4〜0.5Kにすることができる。超伝導
配線５３は、例えばニオブを用いることができる。
体と常伝導体の２層からなるバイレイヤーを用いること
ができる。バイレイヤーを用いた場合、超伝導体と常伝
導体の膜厚比を変化させることにより、任意の超伝導転
移温度を設定することができる。例えば常伝導体として
金を、超伝導体としてチタンを用いることができる。厚
み100nmのチタン薄膜の超伝導転移温度は約0.6Kである
が、金を数十ナノメートル積層することにより超伝導転
移温度を例えば0.4〜0.5Kにすることができる。超伝導
配線５３は、例えばニオブを用いることができる。
【００４４】カロリーメータの動作時は、抵抗体５２に
流れる電流により発生するジュール熱と、抵抗体５２か
らメンブレン５１を通して外部へ放出される熱と熱的に
平衡状態を保っている。カロリーメータは冷凍機内で使
用されるため、できるだけ発熱しない設計にしなくては
ならない。抵抗体５２で発生するジュール熱を小さくす
るためには、熱コンダクタンスを小さくしなくてはなら
ない。熱コンダクタンスを小さくする手段として、メン
ブレン５１の断面積を小さくする、又はメンブレン５１
中に抵抗を設けて加熱させ、抵抗体と外部との熱勾配を
調整する方法がある。断面積をカロリーメータの動作中
に任意に変えることはできない。熱勾配を調整する方法
は、抵抗５５に発生する温度を変えるだけでよいため、
カロリーメータ動作中にメンブレン５１の熱コンダクタ
ンスを変化させる手段として適している。
流れる電流により発生するジュール熱と、抵抗体５２か
らメンブレン５１を通して外部へ放出される熱と熱的に
平衡状態を保っている。カロリーメータは冷凍機内で使
用されるため、できるだけ発熱しない設計にしなくては
ならない。抵抗体５２で発生するジュール熱を小さくす
るためには、熱コンダクタンスを小さくしなくてはなら
ない。熱コンダクタンスを小さくする手段として、メン
ブレン５１の断面積を小さくする、又はメンブレン５１
中に抵抗を設けて加熱させ、抵抗体と外部との熱勾配を
調整する方法がある。断面積をカロリーメータの動作中
に任意に変えることはできない。熱勾配を調整する方法
は、抵抗５５に発生する温度を変えるだけでよいため、
カロリーメータ動作中にメンブレン５１の熱コンダクタ
ンスを変化させる手段として適している。
【００４５】カロリーメータの応答速度を向上させるた
めには、応答速度はカロリーメータの熱容量を熱コンダ
クタンスで割った値であるため熱コンダクタンスを大き
くした方がよい。しかし、エネルギー分解能を向上させ
るためにはカロリーメータの熱化を均一にする必要があ
り、熱コンダクタンスを小さくしたほうがよい。熱コン
ダクタンスは式（１１）で与えられるように、温度とメ
ンブレン５１の形状に依存するパラメータの積で与えら
れる。
めには、応答速度はカロリーメータの熱容量を熱コンダ
クタンスで割った値であるため熱コンダクタンスを大き
くした方がよい。しかし、エネルギー分解能を向上させ
るためにはカロリーメータの熱化を均一にする必要があ
り、熱コンダクタンスを小さくしたほうがよい。熱コン
ダクタンスは式（１１）で与えられるように、温度とメ
ンブレン５１の形状に依存するパラメータの積で与えら
れる。
【００４６】
【数１１】
【００４７】Gは熱コンダクタンスを、nは抵抗体５２中
の活性電子とメンブレン５１との熱インピーダンスに依
存するパラメータであり、Kはメンブレン５１の形状に
依存するパラメータであり、Tは温度を、φは抵抗体５
２と外部との温度差を表すパラメータである。特に熱コ
ンダクタンスを調整するためには、カロリーメータから
外部への熱の流量を調整する、すなわち抵抗体５２と外
部との温度差を調整する必要がある。熱コンダクタンス
調整器として抵抗を用い、抵抗加熱によりメンブレンの
温度を上げるとカロリーメータと外部との温度勾配を小
さくすることがでる。そのためカロリーメータから外部
への熱流量が小さくなる。抵抗加熱を切ると温度勾配は
大きくなり、カロリーメータから外部への熱流量が大き
くなる。熱コンダクタンスは、温度が高くなるにつれ、
大きくなることがわかる。放射線をカロリーメータが吸
収するときは、熱コンダクタンスを小さくしたいため、
メンブレン５１中に作製された抵抗５５を加熱し、抵抗
体５２と外部との温度を小さくすればよい。また、放射
線吸収に伴い発生する信号が得られたあと、熱コンダク
タンスを大きくするために抵抗５５の過熱を停止する。
以上により本発明によると、吸収によるカロリーメータ
の熱化の過程では熱コンダクタンスを小さくし、熱化に
伴い発生する活性電子を早く外部へ放出する過程では熱
コンダクタンスを大きくすることが可能である。また、
始め熱コンダクタンスを小さくすることによりカロリー
メータの波高値のばらつきを小さくすることができ、カ
ロリーメータの高エネルギー分解能を実現することがで
きる。また、熱化により発生する電子をすみやかに外部
へ放出することにより、放射線を吸収する前の定常状態
へ戻すことができ、高速応答・高計数率を実現すること
ができる。以上により、熱コンダクタンス調整器として
抵抗を用いると、簡便に熱流量を制御することができ、
熱化により発生する電子をすみやかに外部へ放出するこ
とにより、放射線を吸収する前の定常状態へ戻すことが
でき、高速応答・高計数率を実現することができる。
の活性電子とメンブレン５１との熱インピーダンスに依
存するパラメータであり、Kはメンブレン５１の形状に
依存するパラメータであり、Tは温度を、φは抵抗体５
２と外部との温度差を表すパラメータである。特に熱コ
ンダクタンスを調整するためには、カロリーメータから
外部への熱の流量を調整する、すなわち抵抗体５２と外
部との温度差を調整する必要がある。熱コンダクタンス
調整器として抵抗を用い、抵抗加熱によりメンブレンの
温度を上げるとカロリーメータと外部との温度勾配を小
さくすることがでる。そのためカロリーメータから外部
への熱流量が小さくなる。抵抗加熱を切ると温度勾配は
大きくなり、カロリーメータから外部への熱流量が大き
くなる。熱コンダクタンスは、温度が高くなるにつれ、
大きくなることがわかる。放射線をカロリーメータが吸
収するときは、熱コンダクタンスを小さくしたいため、
メンブレン５１中に作製された抵抗５５を加熱し、抵抗
体５２と外部との温度を小さくすればよい。また、放射
線吸収に伴い発生する信号が得られたあと、熱コンダク
タンスを大きくするために抵抗５５の過熱を停止する。
以上により本発明によると、吸収によるカロリーメータ
の熱化の過程では熱コンダクタンスを小さくし、熱化に
伴い発生する活性電子を早く外部へ放出する過程では熱
コンダクタンスを大きくすることが可能である。また、
始め熱コンダクタンスを小さくすることによりカロリー
メータの波高値のばらつきを小さくすることができ、カ
ロリーメータの高エネルギー分解能を実現することがで
きる。また、熱化により発生する電子をすみやかに外部
へ放出することにより、放射線を吸収する前の定常状態
へ戻すことができ、高速応答・高計数率を実現すること
ができる。以上により、熱コンダクタンス調整器として
抵抗を用いると、簡便に熱流量を制御することができ、
熱化により発生する電子をすみやかに外部へ放出するこ
とにより、放射線を吸収する前の定常状態へ戻すことが
でき、高速応答・高計数率を実現することができる。
【００４８】
【発明の効果】放射線を吸収し熱を発生させる吸収体
が、熱により抵抗値を変化させる抵抗体の上に形成され
ており、抵抗体が熱の逃げをコントロールするメンブレ
ン上に形成されている超伝導転移端を用いたカロリーメ
ータにおいて、カロリーメータに発生した活性電子を外
部に逃がすためのデバイスを設けていることを特徴とす
るカロリーメータとする。
が、熱により抵抗値を変化させる抵抗体の上に形成され
ており、抵抗体が熱の逃げをコントロールするメンブレ
ン上に形成されている超伝導転移端を用いたカロリーメ
ータにおいて、カロリーメータに発生した活性電子を外
部に逃がすためのデバイスを設けていることを特徴とす
るカロリーメータとする。
【００４９】この結果、エネルギー分解能を向上させる
ために吸収体で発生した熱がフォノンとなってメンブレ
ンを伝わり逃げていく時間(C/G)が長い場合でも、強制
的にTES内部にある活性電子をカロリーメータの外部に
逃がすことができるため、パルスの時定数を短くするこ
とができる。そのためカロリーメータの高速化を実現す
ることができる。また、時定数(C/G)を吸収体で発生し
た活性電子がカロリーメータ内部を拡散する時間より十
分大きく設定できるため、パルスの波高値のばらつきが
抑制でき、高エネルギー分解能を実現することができ
る。
ために吸収体で発生した熱がフォノンとなってメンブレ
ンを伝わり逃げていく時間(C/G)が長い場合でも、強制
的にTES内部にある活性電子をカロリーメータの外部に
逃がすことができるため、パルスの時定数を短くするこ
とができる。そのためカロリーメータの高速化を実現す
ることができる。また、時定数(C/G)を吸収体で発生し
た活性電子がカロリーメータ内部を拡散する時間より十
分大きく設定できるため、パルスの波高値のばらつきが
抑制でき、高エネルギー分解能を実現することができ
る。
【００５０】また、活性電子を外部に逃がすためのデバ
イスとしてデバイスが吸収体の一部と薄い絶縁膜と超伝
導体の３層構造を有するSIN接合素子であることを特徴
とするカロリーメータとする。
イスとしてデバイスが吸収体の一部と薄い絶縁膜と超伝
導体の３層構造を有するSIN接合素子であることを特徴
とするカロリーメータとする。
【００５１】吸収体が常伝導体である場合、吸収体と薄
い絶縁膜と超伝導体の３層構造はSIN(Superconducting-
Insulator-Normal)接合と呼ばれる。この構造を用いる
と電圧を印加したときの応答は１μｓにすることがで
き、吸収体で発生した活性電子を吸収体から超伝導体へ
高速に電流を流すことができる。この結果、吸収体と超
伝導体の間に電圧を加えることにより、吸収体から超伝
導体へ流れる電荷量を調整できるデバイスができ、高速
応答可能なカロリーメータを得ることができる。
い絶縁膜と超伝導体の３層構造はSIN(Superconducting-
Insulator-Normal)接合と呼ばれる。この構造を用いる
と電圧を印加したときの応答は１μｓにすることがで
き、吸収体で発生した活性電子を吸収体から超伝導体へ
高速に電流を流すことができる。この結果、吸収体と超
伝導体の間に電圧を加えることにより、吸収体から超伝
導体へ流れる電荷量を調整できるデバイスができ、高速
応答可能なカロリーメータを得ることができる。
【００５２】また、放射線を吸収し熱を発生させる吸収
体が、熱により抵抗値を変化させる抵抗体の上に形成さ
れており、抵抗体が熱の逃げをコントロールするメンブ
レン上に形成されている超伝導転移端を用いたカロリー
メータにおいて、メンブレンの熱コンダクタンス調整器
を設けているカロリーメータとする。
体が、熱により抵抗値を変化させる抵抗体の上に形成さ
れており、抵抗体が熱の逃げをコントロールするメンブ
レン上に形成されている超伝導転移端を用いたカロリー
メータにおいて、メンブレンの熱コンダクタンス調整器
を設けているカロリーメータとする。
【００５３】カロリーメータの応答速度を向上させるた
めには、応答速度はカロリーメータの熱容量を熱コンダ
クタンスで割った値であるため熱コンダクタンスを大き
くした方がよい。しかし、エネルギー分解能を向上させ
るためにはカロリーメータの熱化を均一にする必要があ
り、熱コンダクタンスを小さくしたほうがよい。本発明
は、放射線吸収によるカロリーメータの熱化の過程では
熱コンダクタンスを小さくし、熱化に伴い発生する活性
電子を早く外部へ放出する過程では熱コンダクタンスを
大きくする熱コンダクタンス調整器を有している。その
結果、始め熱コンダクタンスを小さくすることによりカ
ロリーメータの波高値のばらつきを小さくすることがで
き、カロリーメータの高エネルギー分解能を実現するこ
とができる。また、熱化により発生する電子をすみやか
に外部へ放出することにより、放射線を吸収する前の定
常状態へ戻すことができ、高速応答・高計数率を実現す
ることができる。特に熱コンダクタンスを調整するため
には、カロリーメータから外部への熱の流量を調整する
必要がある。熱コンダクタンス調整器として抵抗を用
い、抵抗加熱によりメンブレンの温度を上げるとカロリ
ーメータと外部との温度勾配を小さくすることがでる。
そのためカロリーメータから外部への熱流量が小さくな
る。抵抗加熱を切ると温度勾配は大きくなり、カロリー
メータから外部への熱流量が大きくなる。その結果、熱
コンダクタンス調整器として抵抗を用いると、簡便に熱
流量を制御することができ、熱化により発生する電子を
すみやかに外部へ放出することにより、放射線を吸収す
る前の定常状態へ戻すことができ、高速応答・高計数率
を実現することができる。
めには、応答速度はカロリーメータの熱容量を熱コンダ
クタンスで割った値であるため熱コンダクタンスを大き
くした方がよい。しかし、エネルギー分解能を向上させ
るためにはカロリーメータの熱化を均一にする必要があ
り、熱コンダクタンスを小さくしたほうがよい。本発明
は、放射線吸収によるカロリーメータの熱化の過程では
熱コンダクタンスを小さくし、熱化に伴い発生する活性
電子を早く外部へ放出する過程では熱コンダクタンスを
大きくする熱コンダクタンス調整器を有している。その
結果、始め熱コンダクタンスを小さくすることによりカ
ロリーメータの波高値のばらつきを小さくすることがで
き、カロリーメータの高エネルギー分解能を実現するこ
とができる。また、熱化により発生する電子をすみやか
に外部へ放出することにより、放射線を吸収する前の定
常状態へ戻すことができ、高速応答・高計数率を実現す
ることができる。特に熱コンダクタンスを調整するため
には、カロリーメータから外部への熱の流量を調整する
必要がある。熱コンダクタンス調整器として抵抗を用
い、抵抗加熱によりメンブレンの温度を上げるとカロリ
ーメータと外部との温度勾配を小さくすることがでる。
そのためカロリーメータから外部への熱流量が小さくな
る。抵抗加熱を切ると温度勾配は大きくなり、カロリー
メータから外部への熱流量が大きくなる。その結果、熱
コンダクタンス調整器として抵抗を用いると、簡便に熱
流量を制御することができ、熱化により発生する電子を
すみやかに外部へ放出することにより、放射線を吸収す
る前の定常状態へ戻すことができ、高速応答・高計数率
を実現することができる。
【図１】本発明の実施の形態１に関わるカロリーメータ
示す概略図である。
示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態１に関わるカロリーメータ
の電流-時間特性を示す概略図である。
の電流-時間特性を示す概略図である。
【図３】本発明の実施の形態１に関わるカロリーメータ
のX線パルスを示す概略図である。
のX線パルスを示す概略図である。
【図４】本発明の実施の形態２に関わるカロリーメータ
示す概略図である。
示す概略図である。
【図５】超伝導体の抵抗-電圧を示す概略図である。
１ 抵抗体 ２ 吸収体 ３ 超伝導配線 ４ 絶縁膜A ５ 超伝導体 ６ メンブレン ７ 絶縁膜B ８ X線パルス ５１ メンブレン ５２ 抵抗体 ５３ 超伝導配線 ５４ 吸収体 ５５ 抵抗
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Claims (4)
- 【請求項１】放射線を吸収し熱を発生させる吸収体が、
熱により抵抗値を変化させる抵抗体の上に形成されてお
り、前記抵抗体が熱の逃げをコントロールするメンブレ
ン上に形成されている超伝導転移端を用いたカロリーメ
ータにおいて、カロリーメータに発生した活性電子を外
部に逃がすための熱放出装置を設けていることを特徴と
するカロリーメータ。 - 【請求項２】前記熱放出装置が、前記吸収体の一部と薄
い絶縁膜と超伝導体の３層構造であることを特徴とする
請求項１に記載のカロリーメータ。 - 【請求項３】放射線を吸収し熱を発生させる吸収体が、
熱により抵抗値を変化させる抵抗体の上に形成されてお
り、前記抵抗体が熱の逃げをコントロールするメンブレ
ン上に形成されている超伝導転移端を用いたカロリーメ
ータにおいて、メンブレンの熱コンダクタンス調整器を
設けていることを特徴とするカロリーメータ。 - 【請求項４】前記調整器がメンブレン上に形成された抵
抗であることを特徴とする請求項３に記載のカロリーメ
ータ。
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