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超伝導検出器を用いた大型焦点面アレイに適応可能な較正用偏光ミリ波源の開発

公募研究

研究領域背景放射で拓く宇宙創成の物理―インフレーションからダークエイジまで―
研究課題/領域番号 24111714
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
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

長谷川 雅也  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, 助教 (60435617)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円)
2013年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2012年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
キーワード宇宙物理 / 機器較正 / 偏光
研究実績の概要

本研究は、次世代CMB偏光実験に向けて、超伝導検出器を用いて大型の焦点面検出器アレイに適応可能な、較正用ミリ波偏光源の開発を目的としている。これからのCMB実験では、観測に先駆けて実験室で検出器の性能評価を行いあらかじめ観測計画(特に観測する空の領域の大きさ)を詳細に立てる事が非常に重要になるが、そのための超伝導検出器に適応可能な較正源は現在存在せず、その開発を本研究で行う。本研究を通して長年望まれて来た「実験室に居ながら実際の観測サイトでの検出器感度を評価出来るシステム」を実用化する事ができる。
本研究で開発するシステムは、5-15Kに冷却した黒体源からのミリ波を金属ミラーで反射させて一部を直線偏光させた物を検出器に入射する。従来黒体源の冷却には液体窒素や液体ヘリウム等の寒剤が使用されて来たが、本研究では機械式冷凍機を用いて長時間の安定使用(>1日)を保証する。その為に、伝熱で冷却のできる黒体の開発を昨年度行った。
開発するシステムの原理検証としてPOLARBEAR-2実験で用いるTESボロメータを利用するため、今年度は(他予算にて開発を行っている)POLARBEAR-2システムへの搭載が可能な真空槽の機械的及び光学的な設計をし実機を製作をした。さらに、黒体源とミラーを設置してシステム全体の冷却試験を行い、黒体源が計画通り~10K程度に冷却出来ている事を確認した。またミラーの回転軸にエンコーダを搭載し(ミラーの回転方向は生成する偏光波の偏光方向と1対1対応があるため)検出器の偏光角の測定も可能にした。
レシーバシステムの開発に遅延が生じ、期間内に実際の超伝導検出器を用いた原理実証を完了させるにはいたらなかったが、システム自身は完成しており当初の目的はほぼ達成出来たと言える。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2015 2014 2013 その他

すべて 学会発表 (7件) 備考 (2件)

  • [学会発表] POLARBEAR-2 レシーバシステムの開発 VIII2015

    • 著者名/発表者名
      長谷川雅也
    • 学会等名
      日本物理学会 (年次大会)
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-24
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] POLARBEAR-2 レシーバシステムの開発 VII2014

    • 著者名/発表者名
      長谷川雅也
    • 学会等名
      日本物理学会 (秋季大会)
    • 発表場所
      佐賀大学
    • 年月日
      2014-09-18 – 2014-09-21
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] POLARBEAR-2 - a new CMB polarization receiver for exploring the physics of inflation and neutrino mass -2014

    • 著者名/発表者名
      長谷川雅也
    • 学会等名
      ICHEP2014
    • 発表場所
      Valencia Conference Centre (スペイン)
    • 年月日
      2014-07-02 – 2014-07-09
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 超伝導検出器を用いた大型焦点面アレイに適応可能な較正用ミリ波源の開発2014

    • 著者名/発表者名
      長谷川雅也
    • 学会等名
      CMBワークショップ2014
    • 発表場所
      理研和光キャンパス
    • 年月日
      2014-06-02 – 2014-06-03
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Laboratory Calibration System for Large Focal Plane with Superconducting CMB detectors2013

    • 著者名/発表者名
      長谷川雅也
    • 学会等名
      CMB2013
    • 発表場所
      沖縄科学技術大学院大学
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] POLARBEAR2の設計と統合試験2013

    • 著者名/発表者名
      長谷川雅也
    • 学会等名
      ミリ波、サブミリ波の観測システム研究会
    • 発表場所
      倉敷シーサイドホテル
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] POLARBEAR2実験の為のSQUIDアンプ基礎特性の評価

    • 著者名/発表者名
      長谷川雅也
    • 学会等名
      物理学会 (秋季大会)
    • 発表場所
      高知大学
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考] KEK-CMBホームページ

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] KEK-CMB グループホームページ

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

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公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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