Abstract
Cryogenic particle detectors have recently been adopted in radiation detection and measurement because of their high energy resolution. Many of these detectors have demonstrated energy resolutions better than the theoretical limit of semiconductor detectors. We report the development of alpha spectrometer using a micro-fabricated magnetic calorimeter coupled to a large-area particle absorber. A piece of gold foil of $2{\times}2{\times}0.05mm^3$ was glued to the paramagnetic temperature sensor made of sputtered Au:Er film to serve as an absorber for incident alpha particles. We performed experiments with 241Am source at cryogen free adiabatic demagnetization refrigerator (CF-ADR). A high energy resolution of 6.8 keV in FWHM was obtained for 5.5 MeV alpha particles.
기존에 많이 사용된 반도체 검출기의 분해능은 통계학적 이론으로 그 분해능의 한계가 따른다. 이러한 이유로 최근에 반도체 검출기가 갖는 에너지 분해능의 한계를 뛰어넘는 저온 검출기를 이용하여 다양한 방사성 핵종 분석을 시도하고 있다. 본 논문에서는 $2{\times}2{\times}0.05mm^3$ 크기 금막 흡수체에 입사하는 에너지 때문에 흡수체의 온도가 상승하는 원리를 이용해 $^{241}Am$ 알파 선원의 에너지를 측정하였다. 흡수체의 온도 변화 측정에는 자기양자센서인 Au:Er를 이용하였으며 이는 순수한 Au에 핵스핀이 0 인 $^{168}Er$을 수백 ppm을 첨가하여 얻은 상자성 합금이다. 알파 입자 흡수에 의한 미세한 온도증가를 측정하기 위해서 희석식 냉동기보다 작동이 편리한 무냉매 자기냉동기를 이용해 mK 온도 영역의 저온환경을 구성하였다. $^{241}Am$ 선원 측정 결과 5.5 MeV에서 6.8 keV의 FWHM의 에너지 고 분해능을 얻었다.
