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2019 年度 実績報告書

極低温Siレンズを用いた広視野CMB 偏光望遠鏡の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17H01115
研究機関国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構

研究代表者

関本 裕太郎  国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 教授 (70262152)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
キーワード宇宙マイクロ波背景放射 / ミリ波広視野光学系 / 偏光観測 / 極低温
研究実績の概要

宇宙マイクロ波背景放射(CMB) の偏光観測によって、インフレーションによって生じた原始重力波の痕跡(B-mode 偏光) を検出することができる。CMB 偏光観測衛星LiteBIRD の高周波側を観測する広視野かつコンパクトなミリ波望遠鏡を開発している。広帯域の観測周波数100 -400 GHz を広視野(~20度)にて観測することで、前景放射である銀河面内の星間ダストからの偏光を効率的に差し引くことができる。高い屈折率を持ちかつ低損失のシリコン(Si) レンズに、広帯域反射防止膜を加工することにより、広帯域および広視野が実現する。以下の研究成果を実現している。
1) 直径300mmのシリコンレンズにサブ波長構造の反射防止加工した。
2) 近傍解測定による広視野冷却望遠鏡の遠方サイドローブを含めたビーム形状測定や交差偏波特性測定している。
3) 偏光角を高精度で測定、較正した。
広視野望遠鏡で問題となる迷光や多重反射を抑える開発を行う。本研究により広視野CMB偏光望遠鏡が実現すれば、他のCMB偏光実験や広視野ミリ波望遠鏡の焦点面集光部にも応用可能となる。

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

宇宙マイクロ波背景放射(CMB) の偏光観測のための広視野の冷却望遠鏡を開発している。そのために必要な鍵となる要素技術: 大口径シリコン(Si)レンズとその広帯域反射防止膜の開発を行ってきた。直径300mmのSilレンズにサブ波長の反射防止構造の加工に成功した。また近傍解測定による広視野冷却望遠鏡の広角サイドローブを含めたビーム形状測定や交差偏波特性測定にも成功している。ミリ波にて偏光角の高精度測定にも成功した。

今後の研究の推進方策

宇宙マイクロ波背景放射(CMB) の偏光観測のための広視野の冷却望遠鏡を開発している。今後は広視野望遠鏡における迷光対策やゴースト対策を進めるとともに、近傍サイドローブの測定法や偏光角の回転の測定法を開拓する。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 1件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件)

  • [国際共同研究] University of California, Berkeley/University of California, San Diego/Stanford University(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      University of California, Berkeley/University of California, San Diego/Stanford University
    • 他の機関数
      3
  • [国際共同研究] IRAP/IAS/LAL(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      IRAP/IAS/LAL
    • 他の機関数
      2
  • [国際共同研究] University of Rome/University of Milano/ASI(イタリア)

    • 国名
      イタリア
    • 外国機関名
      University of Rome/University of Milano/ASI
    • 他の機関数
      1
  • [国際共同研究] Cardiff university/University College of London(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      Cardiff university/University College of London
  • [雑誌論文] Updated Design of the CMB Polarization Experiment Satellite LiteBIRD2020

    • 著者名/発表者名
      Sugai H., P. A.R. Ade,Y. Akiba,D. Alonso, ... , Y. Sekimoto, ...
    • 雑誌名

      Journal of Low Temperature Physics

      巻: 199 ページ: 1107~1117

    • DOI

      10.1007/s10909-019-02329-w

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of Multi-Layer Anti-Reflection Structures for Millimeter-Wave Silicon Optics Using Deep Reactive Ion Etching Process2020

    • 著者名/発表者名
      Hasebe Takashi、Hayashi Tasuku、Takakura Hayato、Sekimoto Yutaro、Ishikawa Kumi、Shohmitsu Yoshinori、Noda Kazuhusa、Saeki Satoshi、Ezoe Yuichiro、Nitta Tom
    • 雑誌名

      Journal of Low Temperature Physics

      巻: 199 ページ: 339~347

    • DOI

      10.1007/s10909-019-02286-4

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Resonance Spectra of Coplanar Waveguide MKIDs Obtained Using Frequency Sweeping Scheme2020

    • 著者名/発表者名
      Nagai M.、Murayama Y.、Nitta T.、Kiuchi H.、Sekimoto Y.、Matsuo H.、Shan W.、Naruse M.、Noguchi T.
    • 雑誌名

      Journal of Low Temperature Physics

      巻: 199 ページ: 250~257

    • DOI

      10.1007/s10909-019-02262-y

    • 査読あり
  • [雑誌論文] LiteBIRD Cryogenic Chain: 100 mK Cooling with Mechanical Coolers and ADRs2020

    • 著者名/発表者名
      Jean-Marc Duval, Thomas Prouve, Peter Shirron, Keisuke Shinozaki, Yutaro Sekimoto, Takashi Hasebe, Gerard Vermeulen, Jerome Andre, Masashi Hasumi, Ludovic Montier, Baptiste Mot
    • 雑誌名

      Journal of Low Temperature Physics

      巻: 199 ページ: 730-736

    • DOI

      10.1007/s10909-020-02371-z

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Far-Sidelobe Antenna Pattern Measurement of LiteBIRD Low Frequency Telescope in 1/4 Scale2019

    • 著者名/発表者名
      Takakura Hayato、Sekimoto Yutaro、Inatani Junji、Kashima Shingo、Imada Hiroaki、Hasebe Takashi、Kaga Toru、Takeda Yoichi、Okada Norio
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology

      巻: 9 ページ: 598~605

    • DOI

      10.1109/TTHZ.2019.2937497

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optimization of cryogenic architecture for LiteBIRD satellite using radiative cooling2019

    • 著者名/発表者名
      Hasebe Takashi、Sekimoto Yutaro、Dotani Tadayasu、Mitsuda Kazuhisa、Shinozaki Keisuke、Yoshida Seiji
    • 雑誌名

      Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems

      巻: 5 ページ: 1~9

    • DOI

      10.1117/1.JATIS.5.4.044002

    • 査読あり
  • [学会発表] LiteBIRD leading role of JAXA2019

    • 著者名/発表者名
      Yutaro Sekimoto
    • 学会等名
      LiteBIRD kick-off symposium
    • 国際学会
  • [学会発表] CMB 偏光観測衛星LiteBIRD ミッション定義フェーズ III2019

    • 著者名/発表者名
      関本裕太郎
    • 学会等名
      日本天文学会 2019年秋季年会

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公開日: 2021-01-27  

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