2017 Fiscal Year Research-status Report
Multiplexing readout of transition edge sensors for faint optics
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17K14675
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
服部 香里 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, 研究員 (10624843)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 単一光子検出器 / 超伝導転移端センサ / 多素子読み出し / イメージング / 微弱光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
超伝導検出器を用いた単一光子検出器を多素子化・アレイ化し、超高感度かつ分光可能な大型カメラを実現する多素子読み出しを開発する。超伝導転移端センサは、光子を高い効率(> 98%)で検出できる一方、応答が速い(時定数< 1us)ために多素子を読み出すのが困難であった。本研究では、この高速応答を逆手に取る。光子による信号の立ち上がりのみをフィルタによって取り出す、これまでにない方式の読み出しを開発する。この方式では、超伝導転移端センサーでは不可能と考えられてきた二次元読み出しを実現できる可能性がある。
平成29年度は回路シミュレータを用いて、回路設計を行った。フィルタを通して読み出す信号は、光子が到来した際の信号の立ち上がりのみである。もし、立ち下がりの信号(立ち上がりよりも1 桁以上遅い)もフィルタを透過してしまうと、TES の電熱フィードバックに影響を及ぼし、不安定性につながる。したがって、読み出し試験に用いる予定のTES 検出器の時定数に合わせた設計を行った。用いるフィルタの仕様をLCフィルタ(インダクターとコンデンサからなるフィルタ)に決定し、回路素子の選定を行った。当初、微細加工技術でインダクターを作成する予定だったが、回路の寄生インダクタンスがフィルタのインダクタンス成分を形成することが判明した。したがって、新規に作成する必要がないことを確認した。LCフィルタの評価システムの設計、準備を行った。試験については平成30年度に行う予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
回路シミュレーションにより、二次元読み出しができることを確認した。光子の信号を仮想的に生成し、8X8ピクセルアレイで読み出せることをシミュレーションで確認した。シミュレーション結果を元に、LCフィルターを用いることに決定した。当初、インダクターを微細加工技術で作成する予定だったが、回路の寄生インダクタンスがフィルタのインダクタンス成分を形成することが判明した。したがって、新規に作成する必要がないことを確認した。これにより、開発期間を大幅に短縮できる。コンデンサについては、市販品でよいことを明らかにした。コンデンサの選定を行い、準備した。LCフィルターを試験するための評価システムを設計し、準備した。フィルタの評価は平成29年度中に終えることはできなかったが、インダクタンスを新規開発する必要がなくなったため、開発に要する時間を大幅に短縮できることがわかった。上記の点から、研究はおおむね順調に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
LCフィルタの評価試験を行い、想定通りの性能が得られることを確認する。その後、TES検出器との統合試験を行う。まずは1素子とフィルタを接続し、既存の読み出し回路で得られる信号と、フィルタを透過する信号を比較する。検証するべき項目は(1)TES検出器が安定に動作するか(2)光子を入れた場合に十分な振幅の信号が得られるかの二点である。1素子で動作実証した後、4素子で動作試験を行う。4素子アレイは、現在評価を行っており、平成30年度中に動作することが見込まれている。既存の読み出しで動作確認後、本研究の新規読み出しと組み合わせ、動作試験を行う予定である。
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| Causes of Carryover |
LCフィルタの要素のうち、インダクターを微細加工技術を用いて試作する予定であったが、回路シミュレーションの結果、作成する必要がなくなったため、その分の金額が差額として生じた。
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Research Products
(1 results)
