2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Highly Sensitive Radio Receiver for THz Astronomy
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19H00702
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| Research Institution | Kwansei Gakuin University |
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Principal Investigator |
瀬田 益道 関西学院大学, 理学部, 教授 (80358994)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
酒井 剛 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (20469604)
中井 直正 関西学院大学, 理学部, 教授 (80192665)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 電波天文学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、テラヘルツ帯の分光観測用の受信機の開発を行っている。テラヘルツ帯での分光観測では、THz帯の信号を電波分光計で扱える数GHz帯へと周波数変換するヘテロダイン受信を行うが、周波数変換を担うミキサーが基幹部品である。ミキサー素子 (SIS)の材料にNb3Geを入れることでギャップ周波数を上げて、従来のNbでは損失が大きく実現が困難であったTHz帯での周波数変換を目指している。素子の電流の密度を上げるために、絶縁層にAlのギャップを被せて、電流のリークを減らすことを試みている。SIS膜の積層に不可欠な真空積層装置が故障したため、修理を行い、薄膜の積層ができる状態に戻した。ミキサーの心臓部となる超伝導素子 (SIS)の薄膜の製作条件を調査した。また、ミキサーには超伝導素子を用いるため、 4Kの極低温に冷却する必要がある。南極での使用を想定しているため、消費電力を抑える必要がある。通常6kWは必要である冷凍機の消費電力を、 2kWの消費電力に抑えた機器で冷却が可能なように、冷却受信機の熱設計を行った。特に信号窓からの熱流入が問題となるが、赤外線フィルターを２重にする等の対策で、４K冷却の実現の目処が立った。ミキサーの動作には、ローカル信号を発生させて観測信号に結合させる必要があるが、増幅器と逓倍器の組み合わせで、ミキサーの動作に必要な0.2uW程の電力が1.5 THz帯で得られるローカル信号系の設計を、米国バージニアダイオード社と協力しながら進めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究は、実験的な研究であり、新型コロナウイルスの影響で、入構に強い制限が生じ、実験の遂行に大きな制約が生じたため、進捗は遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
実験室への入構制約がある場合は、実験研究においては、リモートでは対処が困難なことが多いが、新型コロナの状況は好転しつつあるので、これまでの遅れを取り戻すよう努力する。
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