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超伝導検出器を用いたテラヘルツ分光カメラの開発

Research Project

Project/Area Number 24860015
Research Category

Grant-in-Aid for Research Activity Start-up

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Measurement engineering
Research InstitutionSaitama University

Principal Investigator

成瀬 雅人  埼玉大学, 理工学研究科, 助教 (10638175)

Project Period (FY) 2012-08-31 – 2014-03-31
Project Status Declined (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2012: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywordsテラヘルツ波 / 超伝導検出器
Research Abstract

近年テラヘルツ波は天文学やバイオなどの基礎研究分野だけでなく、医療・セキュリティ・非破壊検査などの産業分野でも注目を集めている。特に天文学などの基礎科学の分野では高感度なテラヘルツ波センサの開発が待たれているが、電波領域の技術の応用では周波数が高いため損失が大きくなること、光子のエネルギーが光赤外領域と比べて小さく半導体技術では十分な感度が得られないことが問題となっている。そこで本研究の目的は、超伝導体を用いたテラヘルツ波帯高感度分光カメラを開発することである。
検出器の動作温度はこれまでMKIDを動作させている1 K以下の極低温ではなく、機械式冷凍機で容易に持続可能な4 Kとしたい。そこで、バルクの超伝導転移温度が約16 Kと高く、また高感度化に必要な高品質膜が作製しやすい窒化ニオブ(NbN)を超伝導材料に採用した。
H24年度は超伝導転移温度の高いNbN膜を作成するため、多元マグネトロンスパッタ装置を用いて、放電電力、ガス圧、ArとN2流量比の3つの成膜条件を変化させながら成膜し、諸条件と超伝導転移温度の関係性を調べた。 その結果、放電電力dc: 150 W、ガス圧0.225 Pa、ArとN2の流量比10%で最も高い超伝導転移温度TC=15.7 Kを得た。このNbN膜を用いてMKIDを作成し、0.1 k-3.7 Kでの動作確認し、実用可能なことを示した。
また、位置分解能を下げる要因となるセンサ間のクロストークの原因がマイクロ波によるものであることを明らかにし、マイクロ波クロストークを低減できる構造を提案した。

Current Status of Research Progress
Reason

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Report

(1 results)
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (5 results)

All 2013 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (3 results)

  • [Journal Article] Optical efficiencies of Lens-Antenna Coupled Kinetic Inductance Detectors at 220 GHz2013

    • Author(s)
      masato naruse
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology

      Volume: 3 (2) Pages: 180-186

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] マイクロ波超伝導共振器を用いた高感度テラヘルツ波検出器の開発2013

    • Author(s)
      成瀬雅人
    • Journal Title

      信学技報

      Volume: 113 (11) (SCE2013-5) Pages: 21-26

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 集中定数型力学インダクタンス検出器のクロストーク低減2013

    • Author(s)
      成瀬雅人
    • Organizer
      第60回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      神奈川工科大学 (神奈川県)
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 力学インダクタンス検出器と平面アンテナを用いたLiteBIRD 用両偏波 ミリ波カメラの開発2013

    • Author(s)
      成瀬雅人
    • Organizer
      日本天文学会春季年会
    • Place of Presentation
      埼玉大学 (埼玉県)
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] マイクロ波超伝導共振器を用いた高感度テラヘルツ波検出器の開発

    • Author(s)
      成瀬雅人
    • Organizer
      電子情報通信学会 マイクロ波研究会
    • Place of Presentation
      機械振興会館 (東京都)
    • Related Report
      2012 Annual Research Report

URL: 

Published: 2012-11-27   Modified: 2019-07-29  

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