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高感度センサー用極低温電子回路の試作研究

研究課題

研究課題/領域番号 10354002
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分展開研究
研究分野 天文学
研究機関名古屋大学

研究代表者

芝井 広  名古屋大学, 大学院・理学研究科, 教授 (70154234)

研究分担者 平尾 孝憲  名古屋大学, 大学院・理学研究科, 助手 (00293689)
佐藤 紳司  名古屋大学, 大学院・理学研究科, 助手 (60192598)
川田 光伸  名古屋大学, 大学院・理学研究科, 講師 (50280558)
中川 貴雄  宇宙科学研究所, 宇宙圏研究系, 教授 (20202210)
松原 英雄  宇宙科学研究所, 宇宙圏研究系, 助教授 (30219464)
藤原 幹生  郵政省通信総合研究所, 光技術部, 主任研究官
廣本 宣久  郵政省通信総合研究所, 企画部, 主任研究官
広本 宣久  郵政省通信総合研究所, 光エレクトロニクス研究室, 室長(研究職)
研究期間 (年度) 1998 – 2000
研究課題ステータス 完了 (2001年度)
配分額 *注記
14,500千円 (直接経費: 14,500千円)
2000年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
1999年度: 5,900千円 (直接経費: 5,900千円)
1998年度: 7,100千円 (直接経費: 7,100千円)
キーワード遠赤外線 / 赤外線センサー / 極低温電子回路 / アレイセンサー / 赤外線観測 / 赤外線天文学 / 赤外線 / 半導体 / 半導体センサー / 衛星搭載望遠鏡 / 赤外線望遠鏡 / 半導体センター / 衛生搭載望遠鏡
研究概要

赤外線天文衛星、X線天文衛星など高感度の天文観測衛星では、そのセンサー部分の雑音を抑え感度やエネルギー分解能を飛躍的に向上させるために、センサー全体の極低温冷却(絶対温度2度、摂氏-271度)が常用されるようになってきた。このため、極低温部にプリアンプ、信号マルチプレクサ、さらにはA/D変換回路を設置することが、大型の天文観測衛星の性能を十分に引き出すために必要不可欠な要件となってきている。一般の電子回路は動作温度が摂氏-50度程度までに制限されており、例外的に摂氏-200度(絶対温度70度)程度で動作するものがあるものの、絶対温度2度という極低温環境で動作する電子回路は皆無に等しい。そこでMOSFETを用いて、赤外線やX線センサー用プリアンプ、マルチプレクサ、及びA/D変換器を開発するのが本研究の主目的であった。
本研究によって新しい構造を用いて極低温(2K)で良好な動作を行うトランジスタ(P型MOSFET)の試作に成功した。これは通常のシリコン基板を用いたものとしては世界で初めての成果である。さらにこのトランジスタを用いて極低温動作可能なオペアンプ回路を設計試作し、評価を行った。その結果、世界初の極低温動作オペアンプが達成できた。さらにこのオペアンプを用いて60チャンネルの遠赤外線高感度センサー用プリアンプ回路を製作し、実用レベルの宇宙観測用高感度センサーに用いられている。

報告書

(4件)
  • 2001 研究成果報告書概要
  • 2000 実績報告書
  • 1999 実績報告書
  • 1998 実績報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (27件)

  • [文献書誌] Y.Doi, H.Shibai et al.: "Compact Two-Dimensional Array of Stressed Ge : Ga Detectors"Experimental Astronomy. 10. 393-401 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Shibai: "The Infrared Imaging Surveyor Project"Advances in Space Research. 25(11). 2273-2276 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.T.Takeuchi, H.Shibai, et al.: "The IRIS Far-Infrared Galaxy Survey : Expected Number Count, Redshift, and Perspective"Publ. Astron. Soc. Pac.. 111. 288-230 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Hirashita, H.Shibai, et al.: "Optical Number Count Estimation of IRIS Far-Infrared Survey of Galaxies"Publ. Astron. Soc. Jp. 51. 81-90 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Miyata, H.Shibai, et al.: "MICS : A New Mid-Infrared Camera and Spectrometer for Ground-Based Astronomy"Publ. Astron. Soc. Pac.. 111. 750-764 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Nakagawa et al.: "Far-Infrared [CII] Line Survey Observations of the Galactic Plane"Astrophysical Journal, Supplement. 115. 259-269 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Matsumoto, H.Shibai: "Mid-and Far-Infrared Astronomhy and Future Space Missions"ISAS Report, SP-14, (ISAS, Sagamihara). 400 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y. Doi, S. Makiuchi, H. Okuda, T. Nakagawa, H. Shibai, M. Kawada, M. Fujiwara, N. Hiromoto, and K. Okumura: "Compact Two-Dimensional Array of Stressed Ge : Ga Detectors"Experimental Astronomy. 10. 393-401 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H. Shibai: "The Infrared Imaging Surveyor Project"Advances in Space Researches. 25(11). 2273-2276 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. T. Takeuchi H. Hirashita K. Ohta and H. Shibai: "The IRIS Far-Infrared Galaxy Survey : Expected Number Count, Redshift, and Perspective"Publ. Astron. Soc. Pac.. 51. 81-90 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H. HirashitaT. T. Takeuchi K. Ohta and H. Shibai: "Optical Number Count Estimation of IRIS Far-Infrared Survey of Galaxies"Publ. Astron. Soc. Jp.. 111. 288-305 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Miyata, H. Kataza, Y. Okamoto, T. Tanabe, T. Onaka, T. Yamashita. K. Nakamura, and H. Shibai: "MICS: A New Mid-Infrared Camera and Spectrometer for Ground-Based Astronomy"Publ. Astron. Soc. Pac.. 111. 750-764 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Nakagawa, Y. Y. Yamashita, Y. Doi, H. Okuda, H. Shibai, K. Mochizuki, T. Nishimura, and F. J. Low: "Far-Infrared [CII] Line Survey Observations of the Galactic Plane"Astrophys. J. Suppl.. 115. 259-269 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Matsumoto and H. Shibai: "Mid- and Far-Infrared Astronomhy and Future Space Mission"ISAS Report, SP-14, 400 pages, (ISAS, Sagamihara). (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Hirao et al.: "Cryogenic readout electronics with Si pMOSFETs for the ASTRO-F (IRIS)"Advances in Space Research. (in press). (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Doi et al.: "Compact Two-Dimensional Array of Stressed Ge : Ga Detector"Experimental Astronomy. 10. 393-401 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] H.Shibai: "The Infrared Imaging Surveyor Project"Advances in Space Research. 25. 2273-2276 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] T.Matsumoto and H.Shibai: "Mid-and Far-Infrared A stronomy and Future Space Missions"The Institute of Space and Astronoautical Science (ISAS). 400 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] H.Shibai: "ASTRO-F (Infrared Imaging Suveyor) Project"Proc. of NGST Science and Technology Exposition. (in press). (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Doi,S.Makiuchi,H.Okuda,T.Nakagawa,et al.: "Compact Two-Dimensional Array of Stressed Ge:Ga Detetor"Experimental Astronomy. (in press). (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] H.Shibai: "Advanced Surveys with ASTRO-F (IRIS)"Proc. of SIRTF Sympo "Astrophysics with IR Surveys. A Prelude to SIRTF". (in press). (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] H.Takahashi,H.Shibai,et al.: "FIS: Far-Infrared Surveyor onboard ASTRO-F (IRIS)"Proc. SPIE "Infrared Instrumentation in Astronomy". (in press). (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] M.Noda,H.Shibai,T.Watabe,T.Hirao et al.: "Evaluation of charge-integrating amplifier with Si MOSFETs for cryogenic readout" Infrared Astronomical Instrumentation,SPIE Sympo.3354. 247-252 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Doi,S.Makiuchi,H.Okuda,T.Nakagawa,et al.: "Compact Two-Dimensional Array of Stressed Ge:Ga Detector" Experimental Astronomy. in press (1999)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] N.Hiromoto,F.Fujiwara,H.Shibai,T.Hirao,et al.: "Ge:Ga far-infrared photoconductor 2D direct hybrid array" Infrared Astronomical Instrumentation,SPIE Sympo.3354. 48-56 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] S.Makiuti,H.Okuda,T.Nakagawa,M.Kawada et al.: "Development of stressed Ge:Ga 2D array" Infrared Astronomical Instrumentation,SPIE Sympo.3354. 261-268 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] H.Shibai: "Advanced Surveys with ASTRO-F(IRIS)" Proc.of SIRTF Sympo “Astrophysics with IR Surveys:A Prelude to SIRTF". (in press). (1999)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書

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公開日: 1998-04-01   更新日: 2016-04-21  

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