2020 Fiscal Year Research-status Report
サブミリ波帯多色サーベイ観測による宇宙星形成史の解明
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19K14754
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| Research Institution | Kitami Institute of Technology |
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Principal Investigator |
竹腰 達哉 北見工業大学, 工学部, 助教 (00714164)
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2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | サブミリ波 / 銀河形成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ミリ波・サブミリ波帯連続波の広帯域撮像観測は、初期宇宙から現在に至る宇宙星形成史を統計的に理解するうえで、最も重要な観測手法である。宇宙初期の星形成銀河のサンプルを早期に構築するため、その測光赤方偏移を効率的に決定するためのサブミリ波帯多色撮像観測システムの実現を目指している。特に、広帯域のサブミリ波光学フィルターは、観測帯域を適切に制限し、サブミリ波の大気吸収を避けることでフォトンノイズを低減できる。本研究では、既存の単色サブミリ波カメラに交換可能な4色（150, 220, 270, 350 GHz帯）の広帯域フィルターを搭載し、駆動系と組み合わせることで光学フィルターの交換を容易にする「サブミリ波版フィルターホイール」による多色での撮像観測、あるいは最先端のオンチップフィルターバンク技術と超広帯域バンドパスフィルターを組み合わせた多色同時撮像観測を早期に実現すべく、これらのシステムを実験室で実証することを目指している。初年度には、高精度かつ安価なフレキシブルプリント基板技術をベースにしてサブミリ波光学フィルターの設計・製作・評価を行い、さらにテラヘルツ時間領域分光法による透過特性の測定によって、それぞれの帯域に適した光学フィルター製作技術の確立にも成功した。
今年度は、サブミリ波光学フィルターと極低温検出器を組み合わせた光学試験の実施に必要な焦点面モジュール、特にホーンアンテナアレイの設計と試作を実施した。大型焦点面で必須となる熱収縮率の小さいシリコンアルミ合金でのホーンアンテナ試作を行い、ビームパターンの測定によってアルミ製と同等の性能を持つことが確認された。今後、シリコンアルミ合金を用いた焦点面モジュールを製作し、これまでに開発したサブミリ波光学フィルターと組み合わせて、極低温検出器込みでの光学試験を実施する予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
今年度は検出器とフィルターを組み合わせた冷却試験の実施を目指していたものの、COVID-19による実験室作業の制限や、出張自粛の影響、また研究代表者の所属機関の異動により、予定していた冷却試験の実施が困難になった。また、冷却試験に必要な検出器・焦点面システムの開発にも遅れが生じているため、冷却試験の実施を来年度に見送った。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究で開発を進めているサブミリ波カメラシステムの実際の科学運用に向けた検討が進んでおり、観測効率の観点で有利なオンチップフィルターを用いた多色同時観測のカメラシステムが現実的になってきている。そのため、早期に超広帯域サブミリ波光学フィルター、ホーンアンテナアレイ、そしてオンチップフィルター型検出器を組み合わせた焦点面システムを実証することが喫緊の課題である。そこで、本研究によってすでに開発が完了している超広帯域サブミリ波光学フィルターとシリコンアルミ製ホーンアンテナに、試作が完了しているオンチップフィルター型検出器を組み合わせることで、多色同時観測の原理実証に必要な冷却試験を早急に実施する。
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| Causes of Carryover |
冷却光学試験の実施に必要な測定機材の購入を予定したものの、COVID-19などの影響により実験が延期されたため、今年度の購入を見送った。そのため、補助事業を1年延長し、2021年度に執行予定である。
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[Presentation] 低熱収縮率シリコンアルミ合金を用いたホーンアンテナアレイの開発2021
Author(s)
竹腰達哉, 李建鋒, 陳家偉, 宇野慎介, 井上修平, 長沼桐葉, 丹羽佑果, 藤田和之, 香内晃, 中坪俊一, 美馬覚, 大島泰
Organizer
第21回ミリ波サブミリ波受信機ワークショップ
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