| 研究課題/領域番号 |
20H01927
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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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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| 審査区分 |
小区分15020:素粒子、原子核、宇宙線および宇宙物理に関連する実験
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
武内 勇司 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (00375403)
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| 研究分担者 |
藤井 剛 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, 主任研究員 (30709598)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2022年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2021年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2020年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
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| キーワード | SOI極低温増幅器 / 超伝導トンネル接合素子 / Sub-GeV暗黒物質探索 / 暗黒物質探索 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
超伝導体素子を極低温増幅器と組み合わせることで，超伝導体素子からの微弱信号の冷凍機内増幅を可能にし，超伝導体素子の潜在性を最大限に引き出す革新的感度向上，並びに読出し系一体システムとしての利便性向上を同時に実現させ，100meV領域にエネルギー感度を有する検出器を実用化する．更に極低閾値検出器の実証としてsub-GeV暗黒物質探索へ応用し，原子核反跳エネルギー測定による暗黒物質直接探索においての低質量側未踏領域である0.1GeV域の質量領域での探索を遂行する．
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| 研究成果の概要 |
本課題は、超伝導体素子STJとSOI回路による極低温信号読み出しを組み合わせることで，エネルギー感度100meVの閾値検出器の開発・実用化，および暗黒物質探索におけるsub-GeV領域の新規開拓を目指した。成果として可視光～近赤外域の単一光子応答に対応するSOI極低温増幅回路を試作し，室温および極低温(3K)で評価を行い，増幅器としての性能を極低温で確かめた。STJと組み合わせた最終的な応答信号増幅試験は，極低温冷凍機の不調により行えていないが，冷凍機を調整し，中赤外域単一光子応答試験を予定している。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
半導体に比べ，超伝導体素子は桁違いエネルギー分解能を実現し得る潜在性を持つが，極低温冷凍機内での微弱信号読出しの難しさ，大面積・大容量化の不利な点から，物理計測への応用は限定的であるのが現状であるが，それに対し，超伝導体素子と極低温増幅器を組み合わせることで，冷凍機内での微弱信号の増幅読出しにより，超伝導体素子の利便性向上，及び潜在能力を最大限に引き出し，極低エネルギー感度をもつ検出器の可能性を広げることができた。
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