| 研究課題/領域番号 |
13304015
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
天文学
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| 研究機関 | 国立天文台 |
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研究代表者 |
松尾 宏 国立天文台, 天文機器開発実験センター, 助教授 (90192749)
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| 研究分担者 |
江澤 元 国立天文台, 電波天文学研究系, 助手 (60321585)
久野 成夫 国立天文台, 電波天文学研究系, 助手 (30311179)
野口 卓 国立天文台, 電波天文学研究系, 助教授 (90237826)
服部 誠 東北大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (90281964)
清水 裕彦 理化学研究所, イメージ情報技術開発室, 室長 (50249900)
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| 研究期間 (年度) |
2001 – 2003
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| 研究課題ステータス |
完了 (2003年度)
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| 配分額 *注記 |
24,830千円 (直接経費: 19,100千円、間接経費: 5,730千円)
2003年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2002年度: 19,500千円 (直接経費: 15,000千円、間接経費: 4,500千円)
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| キーワード | サブミリ波天文学 / テラヘルツ領域 / 連続波観測 / 直接検出器 / 超伝導ニオブ / ボロメータ / 2次元アレイ / 冷却技術 / データ解析 / サブミリ波 / 天文学 / 超伝導体 / トンネル接合 / 検出器 / 極低温技術 / 電流ノイズ |
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| 研究概要 |
サブミリ波帯連続波による広帯域広視野高感度サブミリ波観測を実現するため、超伝導にオブを用いたSISフォトン検出器の開発、ASTE(Atacama Submillimeter Telescope Experiment)望遠鏡に搭載する3色ボロメータ観測システムの製作およびサブミリ波帯連続波による試験観測を行った。
SISフォトン検出器の開発として、初年度に超伝導トンネル接合素子製作プロセスを改良し、陽極酸化手法の導入と膜内応力の最適化により、電流密度1kA/cm2の微小トンネル接合で10pA@0.3Kの低リーク素子を実現した。次年度には、検出素子の分光感度特性の評価に成功し、直径4ミクロン接合で440GHz、3ミクロン接合で650GHzを中心とする帯域10%の感度特性を持つことが示された。最終年度には、検出素子の特性すべてにわたっての評価を行い、漏れ電流、雑音電流、電圧感度、検出効率、線形性、時定数、光学系組合せ時のビーム形状などを評価し、NEPとして10^<-16>W/√<Hz>、光学性能として優れた性能が測定された。これらの検出特性は、ボロメータの性能を超えるものであることが明らかとなった。2次元アレイ化に向けた検出素子製作歩留まりの向上にも成功し、単一素子で98%、12接合を用いる検出素子としても78%の歩留まりを達成した。設計手法としても、拡散接合による波長感度特性の最適化手法を確立し、中心波長および帯域幅に応じたSISフォトン検出器の設計が可能となった。大規模なサブミリ波カメラを実現するために必要な検出器の性能評価をすべて終えたことになる。
一方で、ASTEに搭載するサブミリ波帯連続波観測装置として、3周波(350GHz,650GHz,850GHz)で同時観測のできる3色ボロメータを開発し、ASTE望遠鏡に搭載して試験観測を行った。冷却系としては将来サブミリ波カメラを搭載可能な0.3K冷却システムを構成し、リモート運用可能な低振動冷却システムを開発した。および南天からのサブミリ波連続波観測の先駆けとなるべく、サブレフチョッピング機構を用いた観測手法を確立し、ASTEアンテナの評価とともに、分子雲の観測などを行った。
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