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超伝導検出器と単一磁束量子回路を用いた生体高分子用高分解能質量分析システムの研究

Research Project

Project/Area Number 15J00206
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Electron device/Electronic equipment
Research InstitutionYokohama National University

Principal Investigator

佐野 京佑  横浜国立大学, 工学府, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2015-04-24 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2016: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2015: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords超伝導論理回路 / 超伝導検出器 / 飛行時間型質量分析 / 超伝導集積回路用低電流化技術 / 単一磁束量子回路を用いた検出器信号の読み出し実証 / 超伝導質量分析システムの電気ノイズ耐性強化 / 超伝導集積回路の低電流化
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、超伝導高感度粒子検出器と超伝導高精度時間測定回路を組み合わせた高精度質量分析システムの構築を目的としている。
前年度に引き続き、両超伝導回路を用いた分析システムの構築と評価に取り組んだ。
本実験では分析対象の分子が一度の測定に連続的に検出されるが、時間測定回路のバッファ容量の不足により検出データの読み飛ばしが確認された。
超伝導論理回路の動作には一定の直流電流の供給が必要であり、この供給量は回路規模に比例する。供給電流量の増大は、超伝導回路を実装した冷凍機内の配線内における消費電力を増大させ、超伝導回路の冷却は困難となる。このため、単純にバッファ容量を増大させることはできない。また、バッファ容量の問題に留まらず、今後の大規模超伝導論理回路の冷凍機内動作のためには低電流化技術の研究は必要不可欠である。
そのため、前年度より直列バイアス技術と呼ばれる低電流化技術の研究を進めている。本技術の適用により、超伝導高精度時間測定回路のバッファ容量を四倍に増大させつつ、未適用時と比較して約7割の低電流化に成功した。本成果については、応用超伝導に関する国際会議であるApplied Superconductivity Conference (ASC) 2016にて口頭発表し、その内容をまとめた論文はIEEE Trans. Appl. Supercond., vol.27にて掲載予定である。また、本論文の前刷りは、Superconductivity News Forum (SNF) におけるコンテストにて入賞した。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (21 results)

All 2017 2016 2015

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (19 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results)

  • [Journal Article] Reduction of the supply current of single-flux-quantum time-to-digital converters by current recycling techniques2017

    • Author(s)
      K. Sano, T. Shimoda, Y. Abe, Y. Yamanashi, N. Yoshikawa, N. Zen, and M. Ohkubo
    • Journal Title

      IEEE Trans. Appl. Supercond.

      Volume: 27 Pages: 1300305-1300305

    • DOI

      10.1109/tasc.2016.2646916

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Demonstration of single-flux-quantum readout circuits for time-of-flight mass spectrometry systems using superconducting strip ion detectors2015

    • Author(s)
      K. Sano, Y. Takahashi, Y. Yamanashi, N. Yoshikawa, N. Zen, M. Ohkubo
    • Journal Title

      Supercond. Sci. Technol.

      Volume: vol.28 Issue: 7 Pages: 074003-074003

    • DOI

      10.1088/0953-2048/28/7/074003

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 直列バイアスSFQ回路用非接触信号伝送回路の動作余裕度の評価2017

    • Author(s)
      佐野京佑, 阿部裕, 山梨裕希, 吉川信行
    • Organizer
      応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2017-03-14
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Recent progress in superconducting time-of-flight mass spectrometry systems2016

    • Author(s)
      K. Sano, Y. Abe, Y. Yamanashi, N. Yoshikawa, N. Zen, and M. Ohkubo
    • Organizer
      International Workshop on Superconducting Sensors and Detectors (IWSSD) 2016
    • Place of Presentation
      Tsukuba
    • Year and Date
      2016-11-14
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] カレントリサイクル技術を用いた単一磁束量子時間測定回路用バッファの大容量化2016

    • Author(s)
      佐野京佑,阿部裕,山梨裕希,吉川信行
    • Organizer
      応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      朱鷺メッセ
    • Year and Date
      2016-09-13
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Reduction of the supply current of single-flux-quantum time-to-digital converters by current recycling techniques for the operation in cryo-cooler2016

    • Author(s)
      K. Sano, T. Shimoda, Y. Abe, Y. Yamanashi, N. Yoshikawa
    • Organizer
      Applied Superconductivity Conference (ASC) 2016
    • Place of Presentation
      Denver
    • Year and Date
      2016-09-04
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Reduction of the supply current of single-flux-quantum time-to-digital converters by current recycling techniques for the operation in cryo-cooler2016

    • Author(s)
      K. Sano, T. Shimoda, Y. Abe, Y. Yamanashi, N. Yoshikawa
    • Organizer
      Applied Superconductivity Conference (ASC) 2016
    • Place of Presentation
      Denver, USA
    • Year and Date
      2016-09-04
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 生体高分子用飛行時間型質量分析に向けた単一磁束量子時間測定回路のバッファの大容量化2016

    • Author(s)
      佐野京佑,阿部裕,山梨裕希,吉川信行
    • Organizer
      電子情報通信学会超伝導エレクトロニクス研究会
    • Place of Presentation
      埼玉大(大宮ソニックシティ)
    • Year and Date
      2016-08-08
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] カレントリサイクルを用いた単一磁束量子時間測定回路の動作実証2016

    • Author(s)
      佐野京佑,下田知毅,阿部裕,山梨裕希,吉川信行
    • Organizer
      超伝導エレクトロニクス研究会
    • Place of Presentation
      機械振興会館
    • Year and Date
      2016-04-20
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] カレントリサイクル技術を用いた単一磁束量子時間測定回路の低電流化2016

    • Author(s)
      佐野京佑,下田知毅,阿部裕,山梨裕希,吉川信行
    • Organizer
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      東工大
    • Year and Date
      2016-03-20
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 単一磁束量子リング・オシレータのジッタの評価2016

    • Author(s)
      下田知毅,佐野京佑,阿部裕,山梨裕希,吉川信行
    • Organizer
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      東工大
    • Year and Date
      2016-03-20
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] カレントリサイクルを用いた単一磁束量子時間測定回路の動作実証2016

    • Author(s)
      佐野京佑,下田知毅,阿部裕,山梨裕希,吉川信行
    • Organizer
      電子情報通信学会超伝導エレクトロニクス研究会
    • Place of Presentation
      機械振興会館
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] SFQ readout circuits for TOF MS systems: Present status and future directions2015

    • Author(s)
      N. Yoshikawa, K. Sano, Y. Yamanashi, M. Okubo, N. Zen
    • Organizer
      Workshop on Readout Electronics for Radiation and Particle Detectors
    • Place of Presentation
      Erfurt, Germany
    • Year and Date
      2015-12-20
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 超伝導回路を用いた飛行時間型質量分析システムの研究2015

    • Author(s)
      佐野京佑,下田知毅,山梨裕希,吉川信行,全伸幸,大久保雅隆
    • Organizer
      平成27年電気学会基礎・材料・共通部門大会
    • Place of Presentation
      金沢大学
    • Year and Date
      2015-09-17
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 高分解能TDCに向けたDANDゲートの改良2015

    • Author(s)
      下田知毅,佐野京佑,山梨裕希,吉川信行
    • Organizer
      第76回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場
    • Year and Date
      2015-09-15
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 飛行時間型超伝導質量分析システムの改善と評価2015

    • Author(s)
      佐野京佑,下田知毅,山梨裕希,吉川信行,全伸幸,大久保雅隆
    • Organizer
      第76回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場
    • Year and Date
      2015-09-15
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 超伝導ストリップ粒子検出器と超伝導デジタル信号処理回路の開発2015

    • Author(s)
      全伸幸,佐野京佑,志岐成友,藤井剛,浮辺雅宏,吉川信行,大久保雅隆
    • Organizer
      第76回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場
    • Year and Date
      2015-09-14
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Demonstration and Improvement of Superconducting Time-of-Flight Mass Spectrometry Systems Operated in a Cryo-Cooler2015

    • Author(s)
      K. Sano, T. Shimoda, Y. Yamanashi, N. Yoshikawa, N. Zen, M. Ohkubo
    • Organizer
      EUropean Conference on Applied Superconductivity (EUCAS) 2015
    • Place of Presentation
      Lyon, France
    • Year and Date
      2015-09-09
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Superconducting strip ion detector (SSIDs) with single flux quantum based time-to-digital converters (SFQ TDCs) for time-of-flight mass spectrometry (TOF MS)2015

    • Author(s)
      N.Zen, K. Sano, S. Shiki, G. Fujii, M. Ukibe, N. Yoshikawa, and M. Ohkubo
    • Organizer
      16th International Workshop on Low Temperature Detectors
    • Place of Presentation
      Grenoble, France
    • Year and Date
      2015-07-20
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Demonstration of a Superconducting Time-of-Flight Mass Spectrometry System Operated in a Cryo-Cooler2015

    • Author(s)
      K. Sano, Y. Muramatsu, T. Shimoda, Y. Yamanashi, N. Yoshikawa, N. Zen, M. Ohkubo
    • Organizer
      International Superconductive Electronics Conference (ISEC) 2015
    • Place of Presentation
      Nagoya, Japan
    • Year and Date
      2015-07-08
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] カレントリサイクル用ドライバー/レシーバー回路の磁気結合部の評価2015

    • Author(s)
      佐野京佑,山梨裕希,吉川信行
    • Organizer
      第91回低温工学・超電導学会研究発表会
    • Place of Presentation
      産業技術総合研究所つくばセンター共用講堂
    • Year and Date
      2015-05-27
    • Related Report
      2015 Annual Research Report

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Published: 2015-11-26   Modified: 2024-03-26  

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