| 研究課題/領域番号 |
16K13812
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| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 |
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研究代表者 |
美馬 覚 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究領域, 特別研究員 (50721578)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 超伝導検出器 / 高分解能 / 放射線検出 |
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| 研究実績の概要 |
試作する検出器のデザインについては、電磁界シミュレーターを用いて行った。LE-KID(Lumped Element KID)をベースとし、有感部分を0.1mmから1mm角の大きさに変えたデザインを作製した。検出器をレーザーなどで加工する際のサポート材料は、シリコンを用いる。本デザインは有感部分の下面を取り除いた構造をとるため、検出器感度は低減しない。
超伝導薄膜にニオブを用いるため、原理検証では、性能が十分か検証するためには超伝導転移温度の9.2Kより十分に冷却する必要がある（転移温度の10分の1）。このため、液体ヘリウムを用いた評価では無く、実験室が保有する0.1Kまで冷却が全自動の希釈冷凍機システムを用いることにした。本研究に用いる、希釈冷凍機が不調（ガス循環系の問題）であったため、問題箇所を修繕して、評価要求を満たすよう改良を行った。
平成２８年度の交付申請書で計上していた冷却低雑音アンプに関しては、連携研究者と国内外のKID開発者と議論した結果、高性能で実績もあるLow Noise Factory社のアンプに変更した。検出器の試作に当たって、超伝導薄膜の業者と密に打合せを行って製品の選定を行った。また、検出器の加工については、加工業者と打合せをおこない、試作が可能なデザインを構築している。
当初、平成２８年度の交付申請書上では、検出器の試作と評価を行うとしていたが、検出器の設計や業者との打合せを行い、費用対効果を最大限にするように計画を再設計した。結果、希釈冷凍機の改修及び改良後、アンプや超伝導薄膜の手配となったため、実際の手配は平成２９年度の４月に行うことになった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初利用を予定していた、希釈冷凍機が不調になったため修繕と改良を行った。超伝導検出器KIDは超高感度であるため、低ノイズな評価環境を用いることは必須である。希釈冷凍機の改修後に、アンプ、超伝導薄膜の手配を進めたため、平成２９年度に発注することになった。
平成２８年度は、特に費用の必要の無い、検出器設計と打合せを入念に行った。また、先行して希釈冷凍機への放射線導入窓の準備は完了している。
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| 今後の研究の推進方策 |
超伝導薄膜入手後に、検出器の試作を早急に行う。ＦＰＧＡボードを購入して読み出しシステムを構築する。評価に関しては、完成している希釈冷凍機を用いた評価系で、手持ちの放射線源をつかって評価を行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
検出器の評価環境を構築するに当たって、基準となる希釈冷凍機の準備に時間がかかった。測定環境に最適かしたアンプの選定を優先したため、アンプの購入を順次遅らせた。
アンプ金額が増額したため、検証に用いる超伝導薄膜の種類と仕様を再度検討した。結果、それぞれの手配が平成２９年度の４月以降に行う。
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| 次年度使用額の使用計画 |
アンプの手配と超伝導薄膜の手配を平成２９年度の４月に行った。短納期で高性能な物品を合う買う業者を選定した大きな遅れはない。
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