2020 Fiscal Year Research-status Report
冷却極性分子の量子操作による電子の永久電気双極子モーメント探索
| Project/Area Number |
20KK0068
|
|---|
| Research Institution | Okayama University |
|---|
Principal Investigator |
増田 孝彦 岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 特任准教授 (90733543)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉村 浩司 岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 教授 (50272464)
植竹 智 岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 准教授 (80514778)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-10-27 – 2026-03-31
|
| Keywords | 冷却分子 / 電気双極子能率 / 光センサ |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
ThO分子を用いた電子双極子能率の高感度探索のための光検出モジュールとして、silicon photomultiplierを用いたモジュールの開発を進めている。本年度は特に、光クロストークの抑制法について中心的に研究開発を進めた。本研究以外でもSilicon photomultiplierは光クロストークが問題になることがあるが、本研究においては、最も重要な光子数分解能に悪影響を与えること、背景光を抑制するための干渉型波長選択フィルタによって劇的に増えてしまうことから、特別な対策が必要となった。
光クロストークの抑制に吸収型波長選択フィルタの導入が効果的であることがわかったため、さまざまなフィルタを比較することで系統的に調べ、最適なフィルタを選定した。本結果をまとめたものを原著論文として投稿中である。
そのほか、25mmという比較的大面積のセンサをー２０度まで冷却して使用することを踏まえ、安定して冷却するための設計開発を進めた。主に冷却に使用する電子冷却器や熱伝導グリーズの選定などである。冷却試験においては実際に光を入射する事でsilicon photomultiplierの発熱も模擬し、本実験で期待される光量が入射しても温度上昇による悪影響はないことが確認され、冷却部の設計はほぼ固まった。一方で、電子冷却器の制御に用いるコントローラからのAD変換に伴うノイズが予想よりも大きく、改善が必要である。
読み出し部のアンプは基礎設計、試作が完了したところである。来年度にノイズ、リニアリティ等の評価を行う。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
光クロストークは当初、素子単体での評価をしており、そこでは問題ないことを確認していたが、モジュール設計を進めていく中で導入した波長選択フィルタによって、大幅に悪化することが確認された。そのため研究の遅れが懸念されたが、幸いフィルタ設計変更によって、逆にクロストークを低減することに成功した。そのため遅れは軽微にとどまっており、逆に新しいクロストーク低減方策としてまとまった成果とすることができた。
モジュール全体設計もほぼまとまりつつあり、当初の想定程度で進展していると言える。
|
| Strategy for Future Research Activity |
モジュール上流部の設計はほぼまとまってたので、今後は下流部の読み出し部のアンプ設計、特に16チャンネルのアナログサムをする部分の回路の設計開発、評価を行う。その後本実験に取り付けるための取付機構、アライメント方法などを検討し、来年度前半中に最終設計をまとめる。
バイアス印加、冷却コントロールなどもノイズ、安定性の点でまだ問題が残っているため、その部分についてもさらに開発を進め、予算内で全数製作可能なシステムを開発する。
COVID-19の状況にも依存するが、可能であれば、米国現地に赴き、実地試験も行う方向で検討する。
|
| Causes of Carryover |
研究の進捗に応じて研究費を執行したため当初の見込み額と支出が異なっているが、全体としての研究計画自体に変更はなく、本年度も当初予定通りの計画を進 めていく。
|
