2013 Fiscal Year Annual Research Report
初期宇宙探査のための超高感度アレイデバイスの研究開発
| Project Area | The Physical Origin of the Universe viewed through the Cosmic Background Radiation - from Cosmological Inflation to Dark Ages - |
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| Project/Area Number |
21111003
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
大谷 知行 独立行政法人理化学研究所, 光量子工学研究領域, チームリーダー (50281663)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
関本 裕太郎 国立天文台, 大学共同利用機関等の部局等, 准教授 (70262152)
田島 治 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 准教授 (80391704)
石野 宏和 岡山大学, 自然科学研究科, 准教授 (90323782)
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| Project Period (FY) |
2009-07-23 – 2014-03-31
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| Keywords | 宇宙マイクロ波背景放射(CMB) / 宇宙赤外線背景放射(CIRB) / 超伝導検出器 / マイクロ波力学インダクタンス検出器(MKIDs) / Cooper対解離 |
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| Research Abstract |
本計画研究の目的は,「宇宙創成の物理」解明に不可欠な宇宙マイクロ波背景放射(CMB)および宇宙赤外線背景放射(CIRB)観測用の1,000画素クラス超伝導アレイ検出器の開発である.平成25年度は、平成24年度にひき続いて、マイクロ波力学インダクタンス検出器(MKIDs)、及び、システム開発を推進した。
CMB観測用のデバイス開発では2種の材料について研究を進めた。積層型Al/Nb-MKIDsでは新たにリフトオフを用いた作製方法を開発し、Q~1,000,000 を従来よりも高い歩留まりで実現した。また、600素子アレイ作製、及び、これに合う無反射コート付き720素子Siレンズアレイ製作を行い、アライメントホールを用いて10um以下の精度でのアライメントも実現した。これにより、1000画素クラスアレイの開発はほぼ完成した。一方、TiN-MKIDs開発では、昨年度導入したMBE低酸素プロセスにより酸素混入量が劇的に低減したことが確認できた。また、高精度偏光測定システム開発では、雑音等価温度～200uK√secを達成し、偏光Bモード成分検出を報告したBICEP2実験に匹敵する実用感度評価を実験室でも行える環境を実現・実証した。
読み出し系開発では、市販FPGAを用いた汎用MKIDs周波数領域読み出しシステム開発を進め32chまでの同時読み出しを実現した。この最大チャンネル数は市販FPGAのリソース数の拡大に応じて拡大できるという見通しも得た。また、高エネ研のOpenItというフレームワークに載せ、このシステムの汎用利用環境を整えた。
さらに、地上観測システムGroundBIRD開発では、冷凍機を回転させながら到達温度0.23Kを確認するとともに、連続動作運転試験を行い、問題がないことを確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Anti-reflection Coating for Cryogenic Silicon and Alumina Lenses in Millimeter-Wave Bands2014
Author(s)
Tom Nitta, Shigeyuki Sekiguchi, Yutaro Sekimoto, Kenji Mitsui, Norio Okada, Kenichi Karatsu, Masato Naruse, Masakazu Sekine, Hiroshi Matsuo, Takashi Noguchi, Masumichi Seta, Naomasa Nakai
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Journal Title
J Low Temp Phys
Volume: Published online
Pages: ---
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Beam Pattern Measurements of Millimeter-Wave Kinetic Inductance Detector Camera With Direct Machined Silicon Lens Array2013
Author(s)
T.Nitta, M.Naruse, Y.Sekimoto, K.Mitsui, N.Okada, K.Karatsu, M.Sekine, H.Matsuo, T.Noguchi, Y.Uzawa, M.Seta, N.Nakai
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Journal Title
IEEE Trans. THz. Sci. Tech.
Volume: 3
Pages: 56-62
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Development of microwave kinetic inductance detectors and their readout system for LiteBIRD2013
Author(s)
K. Hattori, M. Hazumi, H. Ishino, A. Kibayashi, *Y. Kibe, S. Mima, T. Okamura, N. Sato, T. Tomaru, Y. Yamada, M. Yoshida, T. Yuasa, H. Watanabe
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Journal Title
Nucl. Instr. Meth A
Volume: 732
Pages: 306 - 310
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Close-Packed Silicon Lens Antennas for Millimeter-Wave MKID Camera2013
Author(s)
Tom Nitta, Kenichi Karatsu, Yutaro Sekimoto, Masato Naruse, Masakazu Sekine, Shigeyuki Sekiguchi, Hiroshi Matsuo, Takashi Noguchi, Kenji Mitsui, Norio Okada, Masumichi Seta, Naomasa Nakai
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Journal Title
J Low Temp Phys
Volume: Published online
Pages: ---
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] 宇宙マイクロ波背景放射（CMB）精密観測のための多素子超伝導共振器（MKID）カメラの開発2013
Author(s)
唐津謙一, 成瀬雅人, 新田冬夢, 関根正和, 関口繁之, 岡田 隆, 関本裕太郎, 野口 卓, 鵜澤佳徳, 松尾 宏, 木内 等
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Journal Title
信学技報
Volume: 113, no. 232, SCE2013-23
Pages: 21-25
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[Presentation] 精密宇宙観測のための600素子超伝導共振器（MKID）カメラの開発とその性能評価2014
Author(s)
唐津謙一, 新田冬夢, 関根正和, 関口繁之, 岡田 隆, Shu, S., 関本裕太郎, 野口 卓, 鵜澤佳徳, 松尾 宏, 木内 等, 成瀬雅人
Organizer
日本物理学会春季大会
Place of Presentation
東海大
Year and Date
20140327-20140327
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[Presentation] 宇宙マイクロ波背景放射（CMB）精密観測のための多素子超伝導共振器（MKID）カメラの開発2013
Author(s)
唐津謙一, 成瀬雅人, 新田冬夢, 関根正和, 関口繁之, 岡田 隆, 関本裕太郎, 野口 卓, 鵜澤佳徳, 松尾 宏, 木内 等
Organizer
電子情報通信学会 超伝導エレクトロニクス研究会「超伝導センシング基盤技術及びその応用、一般」
Place of Presentation
東北大
Year and Date
20131002-20131003
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