テラヘルツ光子計数技術を用いた天文観測手法の開拓

• 研究課題/領域番号: 15K13469
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 天文学
• 研究機関: 国立天文台
• 研究代表者: 江澤 元 国立天文台, チリ観測所, 助教 (60321585)
• 研究分担者: 松尾 宏 国立天文台, 先端技術センター, 准教授 (90192749) ; 浮辺 雅宏 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究グループ長 (00344226)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2015年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
• キーワード: 電波天文学 / テラヘルツ波天文観測 / 光子計数技術

研究成果の概要

テラヘルツ帯の光子計数技術とその天文観測への応用に関し、その実現のための要素技術を検討、開発した。量子型検出器であり高速動作が期待できる超伝導トンネル接合(SIS接合)を採用し、産業技術総合研究所の超伝導アナログ・デジタルデバイス開発施設(CRAVITY)を用いてリーク電流1 pAのSIS接合を開発した。これをアンテナと結合したSIS検出器を設計し、数値シミュレーションで確認するとともに、微弱な信号を読み出す回路の構成を検討した。またヘリウム4を用いた0.8 K吸着冷凍器を開発し、高い冷却能力を実証した。これら要素技術の開発研究により、光子計数型検出器の実現に技術的見通しを得られた。

研究成果

• [雑誌論文] Proposal of Photon Counting Terahertz Interferometry (2018)
  • 著者名/発表者名: Matsuo, H., Ezawa, H., Kiuchi, H., Honma, M., Murata, Y.
  • 雑誌名: JAXA Special Publication 巻: JAXA-SP-17-009E ページ: 261-264
  • NAID: 120006827351
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Developments of Terahertz Intensity Interferometry using SIS Photon Counting Detectors (2018)
  • 著者名/発表者名: Matsuo, H., Ezawa, H., Kiuchi, H., Honma, M., Murata, Y., Ukibe, M., Fujii, G., Shiki, S., Sakata, M.
  • 雑誌名: 11th Superconducting SFQ VLSI Workshop SSV 2018 -- Program and Proceedings 巻: - ページ: 18-22
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] SIS Detectors for Terahertz Photon Counting System (2016)
  • 著者名/発表者名: Hajime Ezawa, Hiroshi Matsuo, Masahiro Ukibe, Go Fujii, Shigetomo Shiki
  • 雑誌名: Journal of Low Temperature Physics 巻: (in press) 号: 1-2 ページ: 244-249
  • DOI: 10.1007/s10909-015-1465-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Advantages of Photon Counting Detectors for Terahertz Astronomy (2016)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Matsuo, Hajime Ezawa
  • 雑誌名: Journal of Low Temperature Physics 巻: (in press) 号: 3-4 ページ: 718-723
  • DOI: 10.1007/s10909-015-1462-z
  • 査読あり
• [学会発表] SIS Photon Detectors for Terahertz Astronomy (2018)
  • 著者名/発表者名: Ezawa, H., Matsuo, H., Ukibe, M., Fujii, G., Shiki, S.
  • 学会等名: 29th IEEE International Symposium on Space Terahertz Technology
  • 国際学会
• [学会発表] Prospects of Terahretz Intensity Interferometry (2018)
  • 著者名/発表者名: Matsuo, H., Ezawa, H., Kiuchi, H., Honma, M., Murata, Y..
  • 学会等名: 29th IEEE International Symposium on Space Terahertz Technology
  • 国際学会
• [学会発表] Developments of Terahertz Intensity Interferometry using SIS Photon Counting Detectors (2018)
  • 著者名/発表者名: Matsuo, H., Ezawa, H., Kiuchi, H., Honma, M., Murata, Y., Ukibe, M., Fujii. G., Shiki, S., Sakata, M.
  • 学会等名: 11th Superconducting SFQ VLSI Workshop (SSV 2018)
  • 国際学会
• [学会発表] Studies on Imaging Performance of Terahertz Intensity Interferometry (2018)
  • 著者名/発表者名: Matsuo, H., Ezawa, H., Kiuchi, H., Honma, M., Murata, Y.
  • 学会等名: 第18回 宇宙科学シンポジウム
• [学会発表] Developments toward THz Intensity Interferometry (2018)
  • 著者名/発表者名: Matsuo, H., Ezawa, H., Kiuchi, H., Honma, M., Murata, Y.
  • 学会等名: 第18回ミリ波サブミリ波受信機ワークショップ
• [学会発表] テラヘルツ強度干渉計の実現に向けて (2018)
  • 著者名/発表者名: 松尾 宏、江澤 元、木内 等、本間希樹、村田泰宏、浮辺雅弘、藤井 剛、志岐成友、坂田美紗樹
  • 学会等名: 日本天文学会2018年春季年会
• [学会発表] Terahertz Intensity Interferometry for 1 mas resolution (2018)
  • 著者名/発表者名: Matsuo, H., Ezawa, H., Kiuchi, H., Honma, M., Murata, Y.
  • 学会等名: 宇宙電波懇談会シンポジウム FY2017：「未来を拓く技術開発とその将来展望」
• [学会発表] Study on Exoplanet Imaging using Intensity VLBI (2017)
  • 著者名/発表者名: Matsuo, H.
  • 学会等名: Black Hole Astrophysics with VLBI: Past, Present, and Future
  • 発表場所: National Astronomical Observatory of Japan, Mitaka, Tokyo, Japan
  • 年月日: 2017-03-27
  • 国際学会
• [学会発表] テラヘルツ光子計数型検出器の基礎開発-II (2017)
  • 著者名/発表者名: 江澤 元、松尾 宏、浮辺雅宏、藤井剛、志岐成友
  • 学会等名: 日本天文学会2017年春季年会
  • 発表場所: 九州大学伊都キャンパス (福岡県福岡市)
  • 年月日: 2017-03-15
• [学会発表] Feasibility Studies on Photon Counting Terahertz Interferometry (2017)
  • 著者名/発表者名: Matsuo, H., Ezawa, H., Kiuchi, H., Honma, M., Murata, Y.
  • 学会等名: The 28th International Symposium on Space Terahertz Technology
  • 発表場所: University of Cologne, Cologne, Germany
  • 年月日: 2017-03-13
  • 国際学会
• [学会発表] 南極テラヘルツ干渉計の提案 (2017)
  • 著者名/発表者名: 松尾 宏
  • 学会等名: 南極30m級テラヘルツ望遠鏡によるサイエンス
  • 発表場所: 国立極地研究所 (東京都立川市)
  • 年月日: 2017-03-02
• [学会発表] スペーステラヘルツ干渉計の提案 (2017)
  • 著者名/発表者名: 松尾 宏
  • 学会等名: 2016年度宇宙電波懇談会シンポジウム
  • 発表場所: 国立天文台 (東京地三鷹市)
  • 年月日: 2017-02-22
• [学会発表] テラヘルツ強度干渉計の提案 (2017)
  • 著者名/発表者名: 松尾 宏, 江澤 元, 木内 等, 本間希樹, 村田泰宏
  • 学会等名: 第17回 宇宙科学シンポジウム
  • 発表場所: 宇宙科学研究所 (神奈川県相模原市)
  • 年月日: 2017-01-05
• [学会発表] Progress towards Photon Counting Detectors for Terahertz Astronomy (2017)
  • 著者名/発表者名: Ezawa, H., Matsuo, H., Ukibe, M., Fujii, G., Shiki, S.
  • 学会等名: 17th International Workshop on Low Temperature Detectors
  • 国際学会
• [学会発表] Compact 0.8 K Helium-4 Sorption Cooler (2017)
  • 著者名/発表者名: Matsuo, H., Ezawa, H., Kawamura, Y., Kubo, D., Okada, N., Shimomukai, R.
  • 学会等名: 17th International Workshop on Low Temperature Detectors
  • 国際学会
• [学会発表] Proposal of Photon Counting Terahertz Interferometry (2017)
  • 著者名/発表者名: Matsuo, H., Ezawa, H., Kiuchi, H., Honma, M., Murata, Y.
  • 学会等名: The Cosmic Wheel and the Legacy of the AKARI archive: from galaxies and stars to planets and life
  • 国際学会
• [学会発表] THz Interferometry from Dome A (2017)
  • 著者名/発表者名: Matsuo, H.
  • 学会等名: Annual General Meeting of AFoPS 2017
  • 国際学会
• [学会発表] テラヘルツ光子計数型検出器の基礎開発-III (2017)
  • 著者名/発表者名: 江澤 元、松尾 宏、浮辺雅弘、藤井 剛、志岐成友
  • 学会等名: 日本天文学会2017年秋季年会
• [学会発表] テラヘルツ強度干渉計による画像合成手法 (2017)
  • 著者名/発表者名: 松尾 宏、江澤 元、木内 等、本間希樹、村田泰宏
  • 学会等名: 日本天文学会2017年秋季年会
• [学会発表] 光子統計と赤外線強度干渉計 (2017)
  • 著者名/発表者名: 松尾 宏
  • 学会等名: 第7回 可視赤外線観測装置技術ワークショップ 2017
• [学会発表] 強度干渉計によるテラヘルツ光源の物理状態の解明 (2017)
  • 著者名/発表者名: 松尾 宏
  • 学会等名: H28年度ミリ波研究会「GHｚ～THｚ帯における高電力発振源の開発と応用」
  • 発表場所: 核融合科学研究所 (岐阜県土岐市)
• [学会発表] 電波光子の統計的振る舞いと強度干渉計による画像合成について (2016)
  • 著者名/発表者名: 松尾 宏
  • 学会等名: VLBI懇談会シンポジウム2016
  • 発表場所: 山口大学吉田キャンパス (山口県山口市)
  • 年月日: 2016-12-26
  • 招待講演
• [学会発表] テラヘルツ光子計数型検出器の基礎開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 江澤 元、松尾 宏 、浮辺雅宏、藤井 剛、志岐成友
  • 学会等名: 日本天文学会2016年秋季年会
  • 発表場所: 愛媛大学城北キャンパス (愛媛県松山市)
  • 年月日: 2016-09-14
• [学会発表] 光子計数型 SIS 検出器のための 0.8K 冷凍器の評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 川村祐太、松尾 宏、江澤 元、岡田則夫、久保大樹
  • 学会等名: 日本天文学会2016年秋季年会
  • 発表場所: 愛媛大学城北キャンパス (愛媛県松山市)
  • 年月日: 2016-09-14
• [学会発表] Developments towards the terahertz intensity interferometry (2016)
  • 著者名/発表者名: Ezawa, H., Matsuo, H., Ukibe, M., Fujii, G., Shiki, S.
  • 学会等名: SPIE Astronomical Telescopes + Instrumentation
  • 発表場所: Edinburgh International Conference Center, Ediburgh, Scotland, UK
  • 年月日: 2016-06-26
  • 国際学会
• [学会発表] Terahertz intensity interferometry for milli-arcsecond resolution (2016)
  • 著者名/発表者名: Matsuo, H., Ezawa, H., Kiuchi, H., Honma, M., Murata, Y.
  • 学会等名: SPIE Astronomical Telescopes + Instrumentation
  • 発表場所: Edinburgh International Conference Center, Ediburgh, Scotland, UK
  • 年月日: 2016-06-26
  • 国際学会
• [学会発表] Terahertz Intensity Interferometry for Very High Angular Resolution Observations (2016)
  • 著者名/発表者名: Matsuo, H., Ezawa, H., Honma, M., Kiuchi, H., Murata, Y.
  • 学会等名: The 27th International Symposium on Space Terahertz Technology
  • 発表場所: Jinling Hotel, Nanjing, China
  • 年月日: 2016-04-12
  • 国際学会
• [学会発表] テラヘルツ光子計数の技術と応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 松尾宏
  • 学会等名: 第16回ミリ波サブミリ波受信機ワークショップ
  • 発表場所: 電気通信大学、調布市、東京
  • 年月日: 2016-03-07
• [学会発表] Readout electronics for THz photon counter (2015)
  • 著者名/発表者名: Matsuo, H., Ezawa, H., Kojima, T., Kawamura, Y., Sakurai, D.
  • 学会等名: The 16th Workshop on Submm Wave Receiver Technologies in Eastern Asia
  • 発表場所: Hilton Hotel Riverside, Nanjing, China
  • 年月日: 2015-11-22
  • 国際学会
• [学会発表] SIS Detectors for Terahertz Photon Counting System (2015)
  • 著者名/発表者名: Ezawa, H., Matsuo, H., Ukibe, M., Fujii, G., Shiki, S.
  • 学会等名: 16th International Workshop on Low Temperature Detectors
  • 発表場所: Centre de Congres WTC, Grenoble, France
  • 年月日: 2015-07-20
  • 国際学会
• [学会発表] Advantages of Photon Counting Detectors for Terahertz Astronomy (2015)
  • 著者名/発表者名: Matsuo, H., Ezawa, H.
  • 学会等名: 16th International Workshop on Low Temperature Detectors
  • 発表場所: Centre de Congres WTC, Grenoble, France
  • 年月日: 2015-07-20
  • 国際学会