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超伝導素子を用いた中性子検出装置

国内特許コード P110003331
整理番号 N032P10
掲載日 2011年6月20日
出願番号 特願2004-101498
公開番号 特開2005-286245
登録番号 特許第4811552号
出願日 平成16年3月30日(2004.3.30)
公開日 平成17年10月13日(2005.10.13)
登録日 平成23年9月2日(2011.9.2)
発明者
  • 三木 茂人
  • 石田 武和
  • 王 鎮
  • 島影 尚
  • 四谷 任
  • 佐藤 和郎
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
  • 国立研究開発法人情報通信研究機構
  • 地方独立行政法人大阪府立産業技術総合研究所
発明の名称 超伝導素子を用いた中性子検出装置
発明の概要 【課題】 良好な超伝導特性の経時劣化を防止することができる超伝導素子、それを用いた中性子検出装置及び超伝導素子の製造方法を提供すること。
【解決手段】 誘電体材料で形成された基板(1)と、基板上(1)にメアンダ形状に形成された超伝導材料のストリップライン(2)と、ストリップライン(2)の表面に形成された保護膜(3)と、導電材料の電極(4、4’)とを備え、ストリップライン(2)を形成する超伝導材料が自然酸化によって超伝導特性が劣化する材料である。
【選択図】 図1
従来技術、競合技術の概要


MgB2は、超伝導転移温度が比較的高い超伝導材料であることが2001年に発見され、超伝導エレクトロニクス分野への応用が期待され、実用化に向けての研究が成されている。実用化のためには、MgB2を薄膜に形成することが必要であり、約1000℃以上の高温でのアニーリング工程を含む2段階成長法(Two-step-growth technique)での薄膜形成が多く研究されてきた。しかし、高温アニーリングを含んだ製造工程では、薄膜集積回路等のデバイス化が非常に困難であるのが実情である。



これに対して、下記特許文献1、2には、アニーリングを行うことなくMgB2薄膜を基板上に形成する方法が開示されている。特許文献1には、マグネシウム(Mg)及びホウ素(B)を同時にスパッタリングし、基板上にMgB2を形成する方法が開示されている。また、特許文献2には、Mg及びBを同時に蒸着し、基板上にMgB2を形成する方法が開示されている。特許文献1、2には、これらの方法で形成されたMgB2が良好な超伝導特性を示すことも開示されている。



一方、ホウ素は質量数11(11B)のものが主として自然界に存在するが、その同位体である10Bは、中性子を吸収して7Li及びα粒子を生成する核反応を行うことが知られており、この核反応を利用して、電荷を持たないために検出が非常に困難な中性子を検出する研究が行われている。例えば、下記特許文献3には、絶縁層を間に挟んでMg112層及びMg102層を積層した構造や、Mg112層の表面の中央及び四隅に絶縁層を間に挟んで、Mg102をフォノン検出素子として備えた構造の超伝導トンネル接合素子の中性子検出器が開示されている。特許文献3では、11B及び10Bの超伝導状態におけるエネルギーギャップが異なることを利用し、Mg102層における10Bと中性子との核反応によって生成されたα粒子によって発生するフォノンをMg112層で検出する。
【特許文献1】
特開2003-158307号公報
【特許文献2】
特開2003-158308号公報
【特許文献3】
特開2003-14861号公報

産業上の利用分野


本発明は、超伝導材料のストリップラインを基板上に形成した超伝導素子を用いた中性子検出装置に関し、特に、自然酸化によって超伝導特性が劣化する超伝導材料を用いてストリップラインを形成した超伝導素子を用いた中性子検出装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
誘電体材料で形成された基板、
該基板上に10Bを含むMgB2形成された超伝導材料のストリップライン、
該ストリップラインの表面に形成された保護膜、及び、
前記ストリップラインの両端部分に形成された電極を有し、前記超伝導材料が、自然酸化によって超伝導特性が劣化する材料である超伝導素子
前記ストリップラインを超伝導転移温度付近の温度に冷却した状態で、前記電極間に定電圧を印加し、前記ストリップラインの電流値を測定する手段、又は、
前記ストリップラインを超伝導転移温度付近の温度に冷却した状態で、前記電極間に定電流を流し、前記ストリップラインの電圧値を測定する手段とを備え、
前記ストリップライン中の10Bと中性子との核反応による前記ストリップラインの抵抗値の変化を測定することを特徴とする超伝導素子を用いた中性子検出装置。

【請求項2】
前記保護膜が、酸化シリコンであることを特徴とする請求項1に記載の中性子検出装置

【請求項3】
前記ストリップラインが
アンダ形状に形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の中性子検出装置

【請求項4】
前記ストリップラインが、ホウ素全体中の10Bの含有割合が約97%以上であるMgB2形成されていることを特徴とする請求項1~3の何れかの項に記載の中性子検出装置
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2004101498thum.jpg
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) CREST 高度情報処理・通信の実現に向けたナノ構造体材料の制御と利用 領域
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