可搬型超伝導サブミリ波受信機の開発

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10554004
• 研究機関: 国立天文台
• 研究代表者: 関本 裕太郎 国立天文台, 電波天文学研究系, 助教授 (70262152)
• 研究分担者: 小泉 達雄 住友重機械工業株式会社, 主席技師 ; 稲谷 順司 宇宙開発事業団, 研究員 ; 山本 智 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助教授 (80182624) ; 野口 卓 国立天文台, 電波天文学研究系, 助教授 (90237826) ; 立松 健一 国立天文台, 電波天文学研究系, 助教授 (40202171)
• キーワード: サブミリ波受信機 / 小型GM冷凍機 / 超伝導 / サブミリ波天文学 / 地球環境 / 分子分光

研究概要

可搬型超伝導サブミリ波受信機を開発し、富士山頂サブミリ波望遠鏡(口径1.2m)に搭載してサブミリ波の広域観測をおこなう。この受信機は、大気の窓である345GHzと492GHz帯の超伝導ミキサーを搭載し両偏波で受信する。世界で初めてのサブミリ波の銀河面広域観測をおこない、宇宙線の加速がおこなわれていると予想される超新星残骸と分子雲の相互作用領域などの、分子雲に埋もれた高エネルギー現象を探索することを目的としている。平成10年度は、可搬型超伝導サブミリ波受信機の基本要素となる小型低消費電力のGM(Gifford-MacMahon)2段式4K冷凍機の開発をおこなった。低温で比熱の大きいErNi/CoやHoCu_2といった希土類の蓄冷剤の開発を進めており、圧縮機や空冷機を含めた重量は100kg、消費電力1kWに対して4Kの冷凍能力を0.1Wと目標を達成することができた。
冷凍機の開発に並行して、可搬型超伝導サブミリ波受信機の設計・開発をおこなった。本冷凍機の性能を最大限引き出すために、真空冷却ジュワーは熱流入を抑え、冷凍機のコールドヘッド(4K stage)に合わせてを設計・製作した。本受信機は、周波数に依存しない低温光学系を設計し、超伝導ミキサーを選択することにより300-900GHzのサブミリ波が受信可能となる。ミラーや偏波グリッドを減らす工夫により、サブミリ波の損失の少なくしている。超伝導ミキサーは、既存のニオブの超伝導素子を使用した345及び492GHzを採用し、低損失の光学系をもちいて両偏波同時受信をおこなうことが可能である。

研究成果

• [文献書誌] Y. Sekimoto: "SIS receivers for the Mt. Fuji submillimeter-wave telescope and Atacama submillimeter telescope experiment"Terahertz 99. 292-295 (1999)
• [文献書誌] H. Maezawa,et al.: "Large-scale mapping observations of the CI 3P1-3P0 line toward heiles cloud2 in the Taurus Dark Cloud"Astrophysical Journal Letter. 524. L129-L132 (1999)
• [文献書誌] M. Ikeda, et al.: "Large-scale mapping observations of the CI 3P1-3P0 line toward the Orion A molecular Cloud"ApJ. 527. L59-L62 (1999)
• [文献書誌] Y. Arikawa,et al.: "Shocked molecular gas associated with the Supernova remnants W28"PASJ. 51. L7-L10 (1999)
• [文献書誌] Y. Sekimoto,et al.: "Large-scale CI and Co (J=3-2) observations of the M17 complex with the Mt. Fuji submillimeter-wave telescope"Star formation 1999. 86-87 (1999)
• [文献書誌] Y. Sekimoto: "Millimeter and Submillimeter-wave Observations of X-Ray Emitting Protostars"Japanese-German Workshop on High Energy Astrophysics. 44-48 (1998)
• [文献書誌] M. Itoh,et al.: "X-ray and radio observations of NGC1333 star forming region"Japanese-German Workshop on High Energy Astrophysics. 49-51 (1998)
• [文献書誌] K. Matsuzaki,et al.: "Hard X-ray emission from giant molecular cloud NGC6334 and M17"Japanese-German Workshop on High Energy Astrophysics. 56-59 (1998)