サブミリ波2000 画素カメラの開発

• 研究課題/領域番号: 25247022
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 天文学
• 研究機関: 国立天文台
• 研究代表者: 関本 裕太郎 国立天文台, 先端技術センター, 准教授 (70262152)
• 研究分担者: 成瀬 雅人 埼玉大学, 理工学研究科, 助教 (10638175)
• 連携研究者: 新田 冬夢 筑波大学, 数理物質科学研究科, 助教 (40759354) ; 木内 等 国立天文台, チリ観測所, 准教授 (90358911) ; 野口 卓 国立天文台, 先端技術センター, 教授 (90237826) ; 松尾 宏 国立天文台, 先端技術センター, 准教授 (90192749) ; 岡田 則夫 国立天文台, 先端技術センター, 主任研究技師 (20311178)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 44,200千円 (直接経費: 34,000千円、間接経費: 10,200千円); 2016年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2015年度: 7,930千円 (直接経費: 6,100千円、間接経費: 1,830千円); 2014年度: 14,560千円 (直接経費: 11,200千円、間接経費: 3,360千円); 2013年度: 17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
• キーワード: 広視野カメラ / ミリ波天文学 / 超伝導検出器 / 冷却光学系 / 極低温100mK / サブミリ波カメラ / テラヘルツ観測 / 冷却システム / ミリ波サブミリ波 / 超伝導MKID検出器 / 広視野冷却光学系 / 宇宙マイクロ波背景放射 / テラヘルツ波パッシブイメージング / 宇宙マイクロ背景放射 / MKID超伝導カメラ

研究成果の概要

本研究は、広視野ミリ波天体観測を目的として超伝導MKIDカメラを開発した。MKIDは、ミリ波によってクーパー対が準粒子に壊される時の超伝導インピーダンスの変化を、超伝導LC共振器を用いて読み出す。ミリ波を受信するダブルスロットアンテナとシリコン基板レンズアレイを組み合わせて集光効率を高めている。天体観測に必要な、FFT型多素子データ取得システムや大口径シリコンレンズを冷却したコンパクトな極低温冷却光学系の開発を並行した。モジュールあたり600画素のMKIDカメラを開発し、4モジュールで2000画素をカバーすることが可能となった。野辺山45m鏡に搭載し、観測システムとしての成立性を確認した。

研究成果

• [雑誌論文] Study of superconducting bi-layer for Microwave Kinetic Inductance Detectors (MKID) for Astrophysics (2016)
  • 著者名/発表者名: Agnes Dominjon, Masakazu Sekine, Kenichi Karatsu, Takashi Noguchi, Yutaro Sekimoto, Shibo Shu, Shigeyuchi Sekiguchi, Tom Nitta
  • 雑誌名: IEEE Trans Appl Supercond. 巻: online 号: 3 ページ: 2400206-2400206
  • DOI: 10.1109/tasc.2016.2530998
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Design of corrugated-horn-coupled MKID focal plane for CMB B-mode polarization (2016)
  • 著者名/発表者名: Sekimoto, Yutaro Sekiguchi, Shigeyuki Shu, Shibo Sekine, Masakazu Nitta, Tom Naruse, Masato Dominjon, Agnes Hasebe, Takashi Shan, Wenlei Noguchi, Takashi Miyachi, Akihira Mita, Makoto Kawasaki, Shigeo
  • 雑誌名: Proc. SPIE 巻: 9914 ページ: 99142A-99142A
  • DOI: 10.1117/12.2231074
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Development of octave-band planar ortho-mode transducer with kinetic inductance detector for LiteBIRD (2016)
  • 著者名/発表者名: Shu, Shibo Sekiguchi, Shigeyuki Sekine, Masakazu Sekimoto, Yutaro Nitta, Tom Dominjon, Agnes Noguchi, Takashi Naruse, Masato Shan, Wenlei
  • 雑誌名: Proc. SPIE 巻: 9914 ページ: 99142C-99142C
  • DOI: 10.1117/12.2231877
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Radiation Tolerance of Aluminum Microwave Kinetic Inductance Detector (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Karatsu, A. Dominjon, T. Fujino, T. Funaki, M. Hazumi, F. Irie, H. Ishino, Y. Kida, T. Matsumura, K. Mizukami, M. Naruse, T. Nitta, T. Noguchi, N. Oka, S. Sekiguchi, Y. Sekimoto, M. Sekine, S. Shu, Y. Yamada, T. Yamashita
  • 雑誌名: J Low Temp Phys. 巻: online 号: 3-4 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1007/s10909-016-1523-y
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Dual-double slot antennas fabricated with single superconducting film for millimeter wave camera (2016)
  • 著者名/発表者名: Naruse M, Nitta T, Karatsu K, Sekine M, Sekiguchi S, Sekimoto Y, Noguchi T, Taino T, Myoren H
  • 雑誌名: Int J Infrared, Millimeter, Terahertz Waves 巻: 37 号: 2 ページ: 128-136
  • DOI: 10.1007/s10762-015-0216-y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Design of MKID focal plane array for LiteBIRD (2015)
  • 著者名/発表者名: Sekimoto, Yutaro Dominjon, Agnes Noguchi, Takashi Norio, Okada Mitsui, Kenji Obuchi, Yoshiyuki Sekine, Masakazu Sekiguchi, Shigeyuki Shu, Shibo Nitta, Tom Naruse, Masato
  • 雑誌名: Proceedings of ESA antenna workshop 巻: -
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A Frequency Sweeping Readout System for Kinetic Inductance Detectors Based on Submillimeter Radio Astronomy (2015)
  • 著者名/発表者名: Kiuchi, Hitoshi Okada, Takashi Karatsu, Kenichi Sekimoto, Yutaro
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology 巻: 5 号: 3 ページ: 456-463
  • DOI: 10.1109/tthz.2015.2413751
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Development of a Compact Cold Optics for Millimeter and Submillimeter Wave Observations (2015)
  • 著者名/発表者名: Sekiguchi, S., Nitta, T., Karatsu, K., Sekimoto, Y., Okada, N., Tsuzuki, T., Kashima, S., Sekine, M., Okada, T., Shu, S., Naruse, M., Dominjon, A., Noguchi, T., Matsuo, H.
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology 巻: 5 ページ: 49-56
  • DOI: 10.1109/tthz.2014.2367245
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Design of wide-field Nasmyth optical system for a submillimeter camera (2015)
  • 著者名/発表者名: Toshihiro Tsuzuki, Tom Nitta, Hiroaki Imada, Masumichi Seta, Naomasa Nakai, Shigeyuki Sekiguchi, Yutaro Sekimoto
  • 雑誌名: Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems 巻: 1 号: 2 ページ: 025002-025002
  • DOI: 10.1117/1.jatis.1.2.025002
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Fabrication of 721-pixel silicon lens array of a microwave kinetic inductance detector camera (2015)
  • 著者名/発表者名: Mitsui, K., Nitta, T., Okada, N., Sekimoto, Y., Karatsu, K., Sekiguchi, S., Sekine, M., Noguchi, T.
  • 雑誌名: Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems 巻: 1 号: 2 ページ: 025001-025001
  • DOI: 10.1117/1.jatis.1.2.025001
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Development of Microwave Kinetic Inductance Detector for Cosmological Observations (2015)
  • 著者名/発表者名: Karatsu, K., Y. Sekimoto et al.
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Electronics 巻: E98-C ページ: 207-218
  • NAID: 130004841697
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anti-reflection Coating for Cry ogenic Silicon and Alumina Lenses in Millimeter-Wave Bands (2014)
  • 著者名/発表者名: Nitta, T., Sekiguchi, S, , Sekimoto, Y.,Mitsui, K, Okada, N., Karatsu, K.,Naruse, M., Sekine, M., Matsuo, H.,Noguchi, T., Seta, M., Nakai, N.
  • 雑誌名: Journal of Low Temperature Physics 巻: (印刷中) 号: 5-6 ページ: 1-1
  • DOI: 10.1007/s10909-013-1059-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Measurement of MKID Performance with High-Speed and Wide-Band Readout System (2014)
  • 著者名/発表者名: K.Karatsu, M.Naruse, T.Nitta, M.Sekine, S.Sekiguchi, Y.Sekimoto, T.Noguchi, Y.Uzawa, H.Matsuo, H.Kiuchi
  • 雑誌名: J. Low Temp. Phys. 巻: (Published online) 号: 3-4 ページ: 0-0
  • DOI: 10.1007/s10909-014-1115-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Developments of Wide Field Submillimeter Optics and Lens antenna-coupled MKID Cameras (2014)
  • 著者名/発表者名: Sekimoto, Y., Nitta, T., Karatsu, K., Sekine, M., Sekiguchi, S., Okada, T., Shu, S., Noguchi, T., Naruse, M., Mitsui, K., Okada, N., Tsuzuki, T., Dominjon, A., Matsuo, H.,
  • 雑誌名: Proc. SPIE 巻: 9153 ページ: 91532P-91532P
  • DOI: 10.1117/12.2055666
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Close-Packed Silicon Lens Antennas for Millimeter-Wave MKID Camera (2013)
  • 著者名/発表者名: Nitta, T., Karatsu, K., Sekimoto, Y., Naruse, M., Sekine, M., Sekiguchi, S., Matsuo, H., Noguchi, T., Mitsui, K., Okada, N., Seta, M., Nakai, N.
  • 雑誌名: Journal of Low Temperature Physics 巻: Published online 号: 5-6 ページ: 684-690
  • DOI: 10.1007/s10909-013-1028-x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical Efficiencies of Lens-Antenna Coupled Kinetic Inductance Detectors at 220 GHz (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Naruse, Y. Sekimoto, T. Noguchi, A. Miyachi, K. Karatsu, T. Nitta, M. Sekine, Y. Uzawa, T. Taino, and H. Myoren
  • 雑誌名: IEEE Trans. Teraherz Sci. Tech. 巻: 3 号: 2 ページ: 180-186
  • DOI: 10.1109/tthz.2012.2237029
  • 査読あり
• [雑誌論文] Beam Pattern Measurements of Millimeter-Wave Kinetic Inductance Detector Camera With Direct Machined Silicon Lens Array (2013)
  • 著者名/発表者名: T.Nitta, M.Naruse, Y.Sekimoto, K.Mitsui, N.Okada, K.Karatsu, M.Sekine, H.Matsuo, T.Noguchi, Y.Uzawa, M.Seta, N.Nakai
  • 雑誌名: IEEE Trans. THz. Sci. Tech. 巻: 3 号: 1 ページ: 56-62
  • DOI: 10.1109/tthz.2012.2235123
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of a Transportable Telescope for Galactic Survey at 500 GHz in Antarctica (2013)
  • 著者名/発表者名: Ishii, S., Seta, M., Nakai, N., Miyamoto, Y., Nagai, M., Arai, H., Maezawa, H., Nagasaki, T., Miyagawa, N., Motoyama H., Sekimoto, Y., Bronfman, L
  • 雑誌名: IEEE Transaction on Terahertz Science and Technology 巻: 3 号: 1 ページ: 15-24
  • DOI: 10.1109/tthz.2012.2235912
  • 査読あり
• [雑誌論文] Contribution of Quasiparticles in the Subgap States to the Surface Impedance of Superconductors (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Noguchi, M. Naruse and Y. Sekimoto,
  • 雑誌名: IEEE Trans. Appl. Supercond 巻: 23 号: 3 ページ: 1501404-1501404
  • DOI: 10.1109/tasc.2013.2240761
  • 査読あり
• [学会発表] 広視野MKIDカメラの開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 関本裕太郎
  • 学会等名: 日本赤外線学会
  • 発表場所: 国立天文台(東京都, 三鷹市)
  • 年月日: 2016-11-17
• [学会発表] CMB 偏光観測衛星 LiteBIRD フェーズ A1 に向けて (2016)
  • 著者名/発表者名: 関本裕太郎
  • 学会等名: 日本天文学会
  • 発表場所: 愛媛大学 (愛媛県, 松山市)
  • 年月日: 2016-09-14
• [学会発表] Design of corrugated-horn-coupled MKID focal plane for CMB B-mode polarization (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Sekimoto
  • 学会等名: SPIE
  • 発表場所: Edinburg, イギリス
  • 年月日: 2016-06-26
  • 国際学会
• [学会発表] Development of octave-band planar ortho-mode transducer with kinetic inductance detector for LiteBIRD (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Shu
  • 学会等名: SPIE
  • 発表場所: Edinburg, イギリス
  • 年月日: 2016-06-26
  • 国際学会
• [学会発表] LiteBIRD MKID 焦点面検出器の設計 (2016)
  • 著者名/発表者名: 関本裕太郎
  • 学会等名: 日本天文学会
  • 発表場所: 首都大学東京
  • 年月日: 2016-03-14
• [学会発表] MKID Focal Plane Array for LiteBIRD (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Sekimoto
  • 学会等名: B-mode from Space
  • 発表場所: 東京大学 kavli IPMU (千葉県柏市)
  • 年月日: 2015-12-10
  • 国際学会
• [学会発表] Broadband and Wide-Field Focal Plane with MKID (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Sekimoto
  • 学会等名: Submm Wave Receiver Technologies in Eastern Asia
  • 発表場所: 南京 (中国)
  • 年月日: 2015-11-22
  • 国際学会
• [学会発表] Design of MKID focal plane array for LiteBIRD (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Sekimoto
  • 学会等名: International Symposium on Space Terahertz
  • 発表場所: Harvard University, USA
  • 年月日: 2015-03-14 – 2015-03-16
• [学会発表] Developments of Wide Field-of-View MKID Cameras for Millimeter and Submillimeter Astronomy (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Sekimoto
  • 学会等名: European Conf. Antennas and Propag. (EuCAP)
  • 発表場所: Den Haag, Netherland
  • 年月日: 2014-04-07 – 2014-04-11
• [学会発表] MKIDを用いたTHz波カメラ (2014)
  • 著者名/発表者名: 関本裕太郎
  • 学会等名: 電子情報通信学会大会
  • 発表場所: 新潟大学 (新潟県)
• [学会発表] Development of Millimeter-wave MKID camera for LiteBIRD and Antarctica Dome Fuji Telescope (2013)
  • 著者名/発表者名: Yutaro Sekimoto
  • 学会等名: Asia-Pacific Radio Science Conference
  • 発表場所: Howard International Hotel, Taipei, Taiwan
• [学会発表] サブミリ波イメージング用超伝導カメラの開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 関本裕太郎、野口卓、唐津謙一、新田冬夢、関根正和、関口繁之、岡田隆、成瀬雅人、宮地晃平、岡田則夫、三ツ井健司、松尾宏、木内等
  • 学会等名: 日本赤外線学会
  • 発表場所: 防衛大学校 (神奈川県)
• [学会発表] Submillimeter-wave 10 kilo-pixel camera for future radio astronomy (2013)
  • 著者名/発表者名: Yutaro SEKIMOTO
  • 学会等名: ASIAA seminor
  • 発表場所: ASIAA, Taipei, Taiwan
  • 招待講演
• [備考] home page
  • URL: http://atc.mtk.nao.ac.jp/~sekimoto/
• [産業財産権] サブ波長構造素子 (2015)
  • 発明者名: 新田冬夢、関本裕太郎、野田一房
  • 権利者名: 国立天文台, 雄島試作研究所
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2015-036092
  • 出願年月日: 2015-02-26