2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Highly Sensitive Radio Receiver for THz Astronomy
| Project/Area Number |
19H00702
|
|---|
| Research Institution | Kwansei Gakuin University |
|---|
Principal Investigator |
瀬田 益道 関西学院大学, 理学部, 教授 (80358994)
|
|---|
| 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)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | 電波天文学 |
|---|
| 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素子に、超伝伝導体(S)と絶縁体 (I)のサンドイッチ構造の SIS素子に、新材料の超伝導体Nb3Geを用い、絶縁体部A相を挿入し SISを流れる電流の密度の低減を阻害するリーク電流を抑えることを特徴としている。真空環境下で SIS素子を作成し、特性を評価したところ、所望の特性が得られていないことが判明した。基板との組み合わせに要因があると考え、現在、複数の基板で、積層の条件を変えながら,1.5THz帯のミキサーとして動作するSIS素子の作成を継続している。超伝導体の素子の動作には、４kの極低温環境を必要とするが、ヘテロダイン受信機の運用は南極での使用を想定しているので、消費電力の抑制が必要である。 従来用いられている冷凍機の半分以下の消費電力2kWで動作する、冷却受信機を製作して、 4Kの極低温環境が得られることを実証した。信号窓の赤外線フィルターの複数化や、電気性能と冷却性能のトレードオフを詳細に検討した信号ケーブルの選定が鍵である。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、米国バージニアダイオード社と協力したローカル信号源の設計に基づき、サブミリ波帯までの信号に十分な電力で発生させる信号源を製作した。さらに、逓倍器を追加すれば、1.5THz帯のローカル信号として機能する見込みである。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
新型コロナの影響で実験室への入構制限、及び素子製作者の体調不良で、基幹部品である素子製作に遅れが生じている。また、ローカル系の製作では、海外メーカと打ち合わせが必要であるが、新型コロナの影響で、リモートでの打ち合わせしか行えない状況にあり、技術面での詳細なすり合わせに支障が生じた。
|
| Strategy for Future Research Activity |
新型コロナの影響と、製作担当者の体調不良を考慮して、素子製作の新たな体制を構築した。今後、新体制で遅れを取り戻す。
|
