2017 Fiscal Year Annual Research Report
Microwave Multiplexers in Matryoshka Manner for Large-Format Superconducting Detector Arrays with Small & Simple Cryocoolers
| Project/Area Number |
15H02251
|
|---|
| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
|---|
Principal Investigator |
神代 暁 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究グループ付 (60356962)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山森 弘毅 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究グループ長 (00358293)
平山 文紀 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (10357866)
佐藤 昭 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (30357149)
永沢 秀一 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 招聘研究員 (50500584)
福田 大治 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 研究グループ長 (90312991)
佐藤 泰 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (90357153)
大野 雅史 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (90391896)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
|
| Keywords | Microwave Multiplexer / 周波数多重読出回路 / 超伝導マイクロ波共振器 / SQUID(超伝導量子干渉素子) / 超伝導検出器 / TES(超伝導転移端センサ) / 多画素化(アレイ化) / クロストーク |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、半導体等他検出器を凌駕する低雑音性を持つ反面、受光面積や計測時間で劣る超伝導検出器の普及を図るため、小型・低消費電力・廉価な極低温冷却系の基での多画素化に資する、極低温下のマイクロ波帯周波数多重読出回路(MW-Mux)の開発を目的とし、A. 超伝導読出チップ開発、B. 室温信号処理回路開発、C. 超伝導検出器開発と放射線分光応用 の３課題から成る。各課題の目標と到達を述べる。
課題A：目標_昨年度見出された、加工による共振器特性の急峻さ（Q値）低下の原因究明と対策を施し、Q値増大と読出雑音低下を図る。実現_共振器電極をシャントする抵抗残さが生じ、Q値を下げた。層間絶縁膜平坦化によりこれを防ぎ、Q>5×10^4、読出雑音の約1/2化に成功した。
課題B：目標_2系統室温処理回路から成る独自型MW-Muxの４画素読出動作を実証し、画素間クロストークを抑制する。実現_遮断周波数がアナログディジタル変換器のサンプリング周波数の1/2以下かつ急峻な減衰特性を持つ低域通過フィルタの採用により、2系統6画素の読出回路プロトタイプの雑音とクロストークを、従来型MW-Muxの値にまで低減した。
課題C：目標_2画素以上のTES読出を実証する。雑音の原因究明と対策を行う。実現_昨年度に比べ雑音低減に成功した1系統室温系から成る読出回路を用いた2画素TESの同時読出を行い、光子エネルギーE=184 keVの硬X線に対し分解能dE =57, 67 eVを得た。dE/E=6.2, 6.9×10^(-4)は、従来型MW-Muxを先駆開発した米国標準研究所の値dE/E=5.7×10^(-4)に比べ殆ど遜色ない。また、読出回路起因の雑音を、他要因（含むTES）雑音の約60%に抑えた。
以上により、目標を達成し、独自型MW-Muxが、今後の画素数増大に拡張性を持つことを示した。
|
| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
|
Research Products
(15 results)
-
-
-
-
-
[Presentation] Evaluation and Improvement of Nb and NbN Microwave SQUID multiplexers for a gamma-ray TES with a Sn Absorber linked by Au Post2017
Author(s)
T. Irimatsugawa, F. Hirayama, H. Yamamori, S. Kohjiro, A. Sato, S. Nagasawa, D. Fukuda, M. Hidaka, Y. Sato, M. Ohno, H. Takahashi
Organizer
17th International Workshop on Low Temperature Detectors
Int'l Joint Research
-
[Presentation] Development of Microwave Multiplexer Readout System Based on SQUIDs Directly Coupled to Resonators for TES X-ray Microcalorimeter2017
Author(s)
Y. Nakashima, F. Hirayama, S. Kohjiro, H. Yamamori, S. Nagasawa, A. Sato, T. Irimatsugawa, H. Muramatsu, K. Sakai, N. Y. Yamasaki, K. Mitsuda
Organizer
17th International Workshop on Low Temperature Detectors
Int'l Joint Research
-
-
-
-
-
-
-
-
-
