2022 Fiscal Year Final Research Report

Wide Field Astronomical Survey by high Speed CMOS

Research Project

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Project/Area Number	20H00181
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Medium-sized Section 16:Astronomy and related fields
Research Institution	National Astronomical Observatory of Japan
Principal Investigator	Miyazaki Satoshi 国立天文台, ハワイ観測所, 教授 (20290885)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	藤田裕東京都立大学, 理学研究科, 教授 (10332165) 鎌田有紀子国立天文台, 先端技術センター, 技師 (10413973) 小宮山裕法政大学, 理工学部, 教授 (20370108) 大栗真宗千葉大学, 先進科学センター, 教授 (60598572) 川野元聡国立天文台, ハワイ観測所, 特任研究員 (90727398)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2023-03-31
Keywords	天文学 / 光検出器 / CMOS
Outline of Final Research Achievements	CMOS detector drew our attention as a possibly new photon detector for astronomical observations. Comprared with conventional CCD detector, CMOS has advantage in the short read out time because no charge transfer is necessary on the device. The existing commercial CMOS, however, has less sensitivity especially in longer wavelength, smaller format, and higher readout noise. Based on the support from this grant-in-aid, we developed large format low noise CMOS in collaboration with Hamamatsu Photonics by solving issues above. As a result, we have successfully developed 2560 x 10,000 pixels (7.5 micron square pixel) whose quantum efficiency is almost 90 % maximum. We developed a camera with the CMOS and test it at 1.5 m telescope. We verified the expected permance and improvement of the image qulity based on the newly implemented lucky imaging algorithm.
Free Research Field	天文学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	従来天体観測用検出器としては、CCDが用いられてきた。大望遠鏡の場合、全ての光学系が大型化するため、光検出器も大型化せざるを得ない。CCDは、その読み出し時に画素上を電荷を転送して順次読み出す方式のため、大型素子では読み出し時間が長くなるという欠点があった。実際、すばる望遠鏡等で用いられている素子はその読み出しに15秒ほどかかる。新たに開発に成功した大型CMOSは1/10秒で読み出しが完了し、画期的である。これまでは検出できなかった、光の放出量が高速で変動する天体の検出ができるようになる。また、読み出し時間の短縮は、とりわけ短時間露出を繰り返すような観測の場合、劇的に観測効率を向上できる。