2012 Fiscal Year Annual Research Report
超伝導検出器を用いた大型焦点面アレイに適応可能な較正用偏光ミリ波源の開発
Publicly Offered Research
| Project Area | The Physical Origin of the Universe viewed through the Cosmic Background Radiation - from Cosmological Inflation to Dark Ages - |
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| Project/Area Number |
24111714
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
長谷川 雅也 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 助教 (60435617)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | 宇宙物理 / 機器較正 / 偏光 |
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| Research Abstract |
本研究は、次世代CMB偏光実験に向けて、超伝導検出器を用いた大型の焦点面検出器アレイに適応可能な、較正用ミリ波偏光源の開発を目的としている。これからのCMB実験では、観測に先駆けて実験室で検出器の性能評価を行い予め観測計画（特に観測する空の領域の大きさ）を詳細に立てる事が非常に重要になるが、その為の超伝導検出器に適応可能な較正源は現在存在せず、その開発を本研究で行う。本研究を通して長年望まれて来た「実験室に居ながら実際の観測サイトでの検出器感度を評価できるシステム」を実用化する事ができる。
本研究で開発するシステムでは、5~15Kに冷却した黒体源からのミリ波を金属ミラーで反射させて一部を直線偏光させた物を検出器に入射する。今年度はまず黒体源の設計、試作及び冷却試験を行った。通常ミリ波実験ではスポンジ状の黒体源を液体窒素に浸してミリ波を生成するが、機械式冷凍機を用いて伝熱にて冷却する事は困難であるため、本システム用に、ミリ波帯域で黒体として使用できるCR-112(E&Cエンジニアリング)という鉄粉を含んだエポキシ樹脂を硬化させて黒体源を製作した。またCR-112は屈折率が高く反射も大きいため、ピラミッド型の形状にして実効的な反射を抑える事にも成功している。実際に冷凍機を用いて冷却試験を行い、期待通り10Kまで冷える事を確認した。
また、本システムの原理検証としてPOLARBEAR-2実験で用いるTESボロメータを利用する。POLARBEAR-2システムへの搭載が可能なように本システムの機械的及び光学的な設計を行い、作業を完了した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究実績で述べた通り、本研究の一つの鍵は低温で動作するミリ波の黒体源が準備できるかであるが、冷却についてはすでに目処がついており、かつ、本システムの最終目的は超伝導検出器の特性評価であり、その邪魔になる黒体源表面での反射も形状を工夫する事で抑える事に成功している。原理検証として使用する(他予算にて開発している)POLARBEAR-2レシーバシステムの開発に少し遅れが生じ、その為本システムの容器（クライオスタット）の製作に遅れは出ているが、設計はすでに終了しており、来年度早々に製作と原理検証に入れる見込みである。
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| Strategy for Future Research Activity |
来年度は、製作したシステムをPOLARBEAR-2レシーバに搭載し、システムの原理検証及び超伝導検出器の性能評価を行う。特に実際のCMB観測のプランを立てる上で重要となる、「検出器のノイズレベル」、「偏光に対する応答性」が十分な精度で測定できる事を確認したい。また、本研究で開発する偏光源は広く他実験及び他の超伝導検出器開発にも応用可能であり、開発経過及び成果は積極的に国内外の学会及び研究会にて報告する。
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