電波観測実験用ウルトラコールドウインドウの開発研究

• 研究課題/領域番号: 25610064
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 研究機関: 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構
• 研究代表者: 田島 治 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 准教授 (80391704)
• 連携研究者: 川井 正徳 大学共同利用機関法人 高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 技師 (50391735)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2013年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: 宇宙マイクロ波背景放射 / CMB / 極低温 / ミリ波 / 電波測定装置 / 電波観測 / 超伝導検出器 / 断熱 / 冷凍機 / 口径

研究成果の概要

宇宙マイクロ波背景放射観測を代表とする電波計測分野では、高感度な計測を追求するために、検出器を冷却して低ノイズ化を追求することと、大口径化によって統計（計測光量）を稼ぐという２つの手段を用いる。しかしながら、大口径化に伴い電波以外の入熱（赤外線放射）を遮蔽することに困難を有していた。本研究はRadio-transparent multi-layer insulaiton (RT-MLI)という、電波に対して透明であるが、熱放射の大部分を担う赤外・可視光に対しては不透明な材料を多重化することにより、真空多層断熱を実現する原理と技術を発明し、従来の困難を打破することに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] GroundBIRD: Observing Cosmic Microwave Polarization at Large Angular Scale with Kinetic Inductance Detectors and High-Speed Rotating Telescope (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Oguri, J. Choi, T. Damayanthi, M. Hattori, M. Hazumi, H. Ishitsuka, K. Karatsu, S. Mima, M. Minowa, T. Nagasaki, C. Otani, Y. Sekimoto, O. Tajima, N. Tomita, M. Yoshida, E. Won
  • 雑誌名: J. Low Temp. Phys. 巻: online 30 Dec. 号: 3-4 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1007/s10909-015-1420-9
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Monitoring System for Atmospheric Water Vapor with a Ground-Based Multi-Band Radiometer: Meteorological Application of Radio Astronomy Technologies (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Nagasaki, K. Araki, H. Ishimoto, K. Kominami, O.~Tajima
  • 雑誌名: J. Low Temp. Phys. 巻: online 29 Dec. 号: 3-4 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1007/s10909-015-1412-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of Microwave Kinetic Inductance Detector for Cosmological Observations (2015)
  • 著者名/発表者名: K. KARATSU, S. MIMA, S. OGURI, et.al.
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Electronics 巻: E98.C 号: 3 ページ: 207-218
  • DOI: 10.1587/transele.E98.C.207
  • NAID: 130004841697
  • ISSN: 0916-8524, 1745-1353
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Radio-transparent multi-layer insulation for radiowave receivers (2013)
  • 著者名/発表者名: J. Choi, H. Ishitsuka, S. Mima, S. Oguri, K. Takahashi and O. Tajima
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments 巻: 84 号: 11 ページ: 1145021-6
  • DOI: 10.1063/1.4827081
  • 査読あり
• [学会発表] 雲発生予測システムの開発－60 GHz帯試作受信機開発と大気観測試験 (2016)
  • 著者名/発表者名: 長崎岳人
  • 学会等名: 日本天文学会2016年春季年会
  • 発表場所: 首都大学南大沢キャンパス（東京都八王子市）
  • 年月日: 2016-03-14
• [学会発表] 電波天文技術を応用した大気水蒸気モニターKUMODeSの開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 長崎岳人
  • 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（東京都調布市）
  • 年月日: 2016-03-07
• [学会発表] 電波天文学技術を応用した高感度マイクロ波放射計による次世代大気観測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 長崎岳人
  • 学会等名: 日本気象学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 京都テルサ（京都府京都市）
  • 年月日: 2015-10-28
• [学会発表] 宇宙誕生の電波観測技術を応用した革新的気象予報装置の開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 田島治
  • 学会等名: TIA-ACCELERATE 光・ 量子計測シンポジウム
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2015-09-09
  • 招待講演
• [学会発表] 電波観測技術を応用した雲発生予測システムの開発－18-32GHz帯試作機による 大気水蒸気量観測試験 (2015)
  • 著者名/発表者名: 長崎岳人
  • 学会等名: 日本天文学会2015年秋季年会
  • 発表場所: 甲南大学岡本キャンパス（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-09-09
• [学会発表] GroundBIRD: Observing Cosmic Microwave Polarization at Large Angular Scale with Kinetic Inductance Detectors and High-Speed Rotating Telescope (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Oguri
  • 学会等名: The 16th low temperature detectors
  • 発表場所: グルノーブル（フランス）
  • 年月日: 2015-07-20
  • 国際学会
• [学会発表] Monitoring System for Atmospheric Water Vapor with a Ground-Based Multi-Band Radiometer: Meteorological Application of Radio Astronomy Technologies (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Nagasaki
  • 学会等名: The 16th low temperature detectors
  • 発表場所: グルノーブル（フランス）
  • 年月日: 2015-07-20
  • 国際学会
• [学会発表] 宇宙・天文観測技術を応用した大気熱力学場観測装置 (2015)
  • 著者名/発表者名: 田島治
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県幕張）
  • 年月日: 2015-05-25
• [学会発表] GroundBIRD実験用受信機構造体の冷却試験 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小栗秀悟
  • 学会等名: 日本物理学会第７０回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学早稲田キャンパス
  • 年月日: 2015-03-21
• [学会発表] 電波天文学技術を応用した雲発生予報用マルチバンド観測システム (2015)
  • 著者名/発表者名: 長崎岳人
  • 学会等名: 日本天文学会年会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2015-03-19
• [学会発表] KEK Universal Moisture and Oxygen DEtection System (2014)
  • 著者名/発表者名: Taketo Nagasaki
  • 学会等名: 15th Workshop on Submillimeter-Wave Receiver Technologies in Eastern Asia
  • 発表場所: ホテル近鉄アクアビラ伊勢志摩
  • 年月日: 2014-12-15 – 2014-12-17
• [学会発表] Study for response of superconducting detectors on the rotating system towards GroundBIRD experiment (2014)
  • 著者名/発表者名: Nozomu Tomita
  • 学会等名: 15th Workshop on Submillimeter-Wave Receiver Technologies in Eastern Asia
  • 発表場所: ホテル近鉄アクアビラ伊勢志摩
  • 年月日: 2014-12-15 – 2014-12-17
• [学会発表] GroundBIRD用クライオスタットの製作と冷却試験 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小栗秀悟
  • 学会等名: 日本物理学会２０１４年秋季大会
  • 発表場所: 佐賀大学
  • 年月日: 2014-09-18
• [学会発表] CMB偏光シミュレーターによるMKIDの評価と装置の改良 (2014)
  • 著者名/発表者名: 美馬覚
  • 学会等名: 日本物理学会２０１４年秋季大会
  • 発表場所: 佐賀大学
  • 年月日: 2014-09-18
• [学会発表] Radio-transparent multi-layer insulation: a novel technology enhances cooling of radiowave recievers (2014)
  • 著者名/発表者名: Osamu Tajima
  • 学会等名: SPIE conference, Millimeter, Submillimeter, and Far-Infrared Detectors and Instrumentation for Astronomy VII
  • 発表場所: Palais des congres de Montreal, Canada
  • 年月日: 2014-07-22 – 2014-07-27
• [学会発表] GroundBIRD: CMB polarization measurements at large angular scale by using MKIDs (2014)
  • 著者名/発表者名: Satoru Mima
  • 学会等名: SPIE conference, Millimeter, Submillimeter, and Far-Infrared Detectors and Instrumentation for Astronomy VII
  • 発表場所: Palais des congres de Montreal, Canada
  • 年月日: 2014-07-22 – 2014-07-27
• [学会発表] 受信機の大口径化にむけた電波透過性多層断熱材の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 田島治
  • 学会等名: 日本天文学会年会
  • 発表場所: 東北大学
• [備考] 実験的宇宙物理研究グループ
  • URL: http://cmb.kek.jp/page03_progress.html#GB
• [備考] 日本経済新聞オンライン版掲載記事
  • URL: http://college.nikkei.co.jp/article/43250611.html
• [備考] KEK CMB Group
  • URL: http://cmb.kek.jp/
• [産業財産権] 電波測定装置 (2013)
  • 発明者名: 田島治、小栗秀悟
  • 権利者名: 田島治、小栗秀悟
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2013-06-03