2022 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 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、テラヘルツ帯での分光観測用高感度受信機の開発を行っている。高感度化には、テラヘルツ帯の観測信号を分光計で処理可能な数GHzの周波数帯へと周波数変換する電子素子（ミキサー）に超伝導体を用いる必要がある。従来の素子材料であるNbを用いたミキサーではテラヘルツ帯での損失が大きく実用的な観測感度の達成が困難であった。そこで、超伝導素子の材料にNb３Geを用いることで状況を打開することを目指した。ミキサーとして機能させるには、Nb３Geの薄膜が必要であるが、複数の基板上での薄膜積層条件を調べ、X線や電子顕微鏡による薄膜の構造解析から、新材料を用いた薄膜の作製には成功した。しかし、超伝導体(S)と絶縁体(I)のサンドイッチ構造を持つSISミキサーとしては、十分な性能を得ることはできず、当初の目的は達成できず研究の継続が必要である。SIS素子の動作には4Kの極低温の環境を必要とする。南極での受信機の運用を想定し、輻射熱の低減や熱アンカー位置の最適化で従来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た。ミキサーの動作に必要なテラヘルツ帯の信号源を整備し、それを冷却受信機に導入する光学系を製作した。所望の性能を持つSIS素子を搭載すれば、冷却受信機としての動作可能な状態まで仕上げた。本研究では、開発した受信機を用いたテラヘルツ天文学を実践することも大きな目標であった。テラヘルツ帯の信号は地球大気による吸収が大きく、低温で高地の南極大陸内陸部が、地上では唯一の実用的な観測サイトである。国立極地研究所、筑波大学、国立天文台等と協力して、南極大陸内陸の新ドームふじ基地に、電波天文台を開設する計画を進めてきたが、国立極地研究所の南極観測第X期の観測課題として、30cm望遠鏡の南極新ドームふじ運用が決定し、テラヘルツ天文学の観測サイトを得た。
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| Research Progress Status |
令和4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 |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(7 results)
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[Presentation] Antarctic 30-cm Submm Telescope Project2022
Author(s)
Nario Kuno, Shunkue Honda, Takuya Hashimoto, Futa Takiguchi, Miwa Aoki, Taichi Kayano, Masaki Iwata, Hiro Saito, Masumichi Seta, Naomasa Nakai, Kazuo Sorai, Dragan Salak, Chuya Handa, Makoto Nagai, Hiroshi Matsuo, Tomofumi Umemoto, Takahumi Kojima, Daisuke Iono, Yoshinori Uzawa
Organizer
RIKEN-NICT-East Asia Receiver Joint Workshop 2022
Int'l Joint Research
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