2013 Fiscal Year Annual Research Report
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25247022
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Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Research Institution | National Astronomical Observatory of Japan |
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Principal Investigator |
関本 裕太郎 国立天文台, 先端技術センター, 准教授 (70262152)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
成瀬 雅人 埼玉大学, 理工学研究科, 助教 (10638175)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ミリ波サブミリ波 / MKID超伝導カメラ / 広視野冷却光学系 / 宇宙マイクロ波背景放射 / テラヘルツ波パッシブイメージング |
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| Research Abstract |
宇宙マイクロ波背景放射のB-mode 偏光観測や遠方銀河の観測のために、ミリ波～サブミリ波の超伝導MKIDカメラの開発を進めた。平成25年度は、600画素 220 GHz MKIDカメラの試作に成功した。また、2000画素に向けて以下の要素技術の開発をすすめた。
１つは、ミリ波2000画素カメラを望遠鏡と効率良く結合する広視野冷却光学系の設計である。0.1K希釈冷凍機に15cmのミリ波の窓をつけ、サファイアレンズとシリコンレンズを組合わせて、F#6からF#1への変換する。cold nested baffleやcold aperture stopによって、迷光(stray light)を抑える工夫をおこなった。その結果、MKID cameraを91 mKまで冷却することに成功した。
２つ目の要素技術として、反射防止膜(anti-reflection coating: ARC)の開発に成功した。サファイアやシリコンは誘電率が大きいために、反射防止コーティングが必要となる。２種類のエポキシ材を混合して、その誘電率を制御し、厚みは機械加工で制御した (T. Nitta et a. 2013)。FTSをもちいて、透過率を測定して、シミュレーションと比較した。
３つ目の要素技術として、画素密度を高く、かつ、きれいなビームを受信するマイクロレンズアレイの設計をおこなった。これによりシリコンをもちいたマイクロレンズアレイの機械加工が最適化された。さらに、マイクロレンズアレイとMKID基板のアライメントのズレによるシミュレーションにより、220GHz では20 micro-m以下に抑える必要があることを示した。実際、レンズアレイと基板に穴をあけて、10 micro-mで調整できることも示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
サブミリ波2000画素超伝導MKIDカメラの開発にむけて、当初の計画以上に進展している。平成25年度、600画素MKIDカメラの試作に成功した。また、2000画素MKIDのための要素技術についても実証をおこなった。よって、申請時の計画の前倒しで、平成26年度に2000画素MKIDの試作を始めることが可能となった。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成25年度は、申請時の計画以上に開発が進展した。よって、平成26年度は、2000画素MKIDの試作を始める予定である。MKIDの読出し回路の開発も引き続きおこなう。シリコンマイクロレンズアレイの機械加工の高速化などの検討もおこなう。並行して、600画素MKIDカメラの試験評価をすすめ、2000画素MKIDカメラの開発にフィードバックをおこなう。
さらに、開発した220GHz-600画素MKIDカメラを天体望遠鏡に搭載する可能性を探る。
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[Journal Article] Close-Packed Silicon Lens Antennas for Millimeter-Wave MKID Camera2014
Author(s)
Nitta, T., Karatsu, K., Sekimoto, Y., Naruse, M., Sekine, M., Sekiguchi, S., Matsuo, H., Noguchi, T., Mitsui, K., Okada, N., Seta, M., Nakai, N.,
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Journal Title
Journal of Low Temperature Physics
Volume: 176
Pages: 684-690
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Beam Pattern Measurements of Millimeter-Wave Kinetic Inductance Detector Camera With Direct Machined Silicon Lens Array2013
Author(s)
T. Nitta, M. Naruse, Y. Sekimoto, K. Mitsui, N. Okada, K. Karatsu, M. Sekine, H. Matsuo, T. Noguchi, Y. Uzawa, M. Seta, and N. Nakai
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Journal Title
IEEE Trans. Terahertz Sci. Technol.
Volume: 3
Pages: 56-62
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Development of a Transportable Telescope for Galactic Survey at 500 GHz in Antarctica2013
Author(s)
S. Ishii, M. Seta, N. Nakai, Y. Miyamoto, M. Nagai, H. Arai, H. Maezawa, T. Nagasaki, N. Miyagawa, H. Motoyama, Y. Sekimoto, and L. Bronfman
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Journal Title
IEEE Trans. Terahertz Sci. Technol.
Volume: 3
Pages: 15-24
DOI
Peer Reviewed
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