| 研究課題/領域番号 |
19K14732
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
櫻井 雄基 東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 特任研究員 (50780847)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | CMB / インフレーション / 宇宙物理 / 偏光変調器 / 半波長板 / 極低温 / ミリ波 |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、偏光変調器の主要部である半波長板の極低温環境下における偏光特性を広帯域かつ高精度で測定することである。宇宙のインフレーションを探索するCMB偏光観測実験の高感度化のためには、半波長板の特に低温での偏光特性を十分に理解することが不可欠である。本研究では、半波長板の極低温環境下における偏光特性を広帯域かつ高精度で測定することを目的としている。
本年度は、ベクトルネットワークアナライザー（VNA）を用いた常温測定システムの設計と構築を行った。測定にはフリースペース法を用い、VNAとホーンアンテナと放物線鏡を組み合わせて測定を行う。測定システム評価のため、ホーンアンテナ単独、及び放物線鏡を組み合わせた場合でのXYZステージを使用したビームパターンの測定と評価を行った。これらを基に、透過率と反射率を測定するシステムを構築した。また、変調効率の測定のための常温回転ステージを組み合わせたシステムの構築も行った。
また、低温光学測定システムに向け、極低温回転機構を搭載したクライオスタットと構築した光学測定システムを統合する光学、熱、機械的設計を行った。機械設計は完了しており、光学窓を設置した状態での温度環境を担保するため、クライオスタットの改修部品も調達した。その他、次年度に向けた必要部品の調達も一部完了している。
本年度の設計・開発を基に、来年度の低温光学測定に向けた設計最適化と調達を順次進めている。
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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
初年度に計画していたベクトルネットワークアナライザーを用いた常温光学測定システムの構築がほぼ完了し、試験測定を現在行っている。また、低温測定システムの構築に向け、クライオスタットと組み合わせた設計に目処をつけることができた。低温測定に必要な極低温回転機構の最適化も順次進めており、来年度からの低温測定に円滑に着手することが可能である。常温測定における測定項目の評価が若干残っているものの、計画していた開発項目は順調に進んでいる。次年度に計画している設計した低温測定システムの実際の構築、及び半波長板の低温特性測定に向けて大きく前進したと言える。
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| 今後の研究の推進方策 |
次年度は、本年度行った設計を基に低温光学測定システムの構築と実際の半波長板の低温特性試験を行う予定である。まず、光学窓と熱フィルターを設置した際の熱的成立性を担保するための試験を行う。次に、設計した光学測定システムをクライオスタットに組み付け、常温測定を行い、本年度で測定した結果との整合性を検証する。その後、低温での透過率・反射率の温度依存性の測定と評価を順次行う。また、極低温回転機構に半波長板を搭載し、変調効率の測定と回転機構の振動、熱ゆらぎ由来の特性変化を検証する。結果をまとめる学会での発表、及び論文の執筆の準備も順次進める予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
本年度で低温光学測定システムの設計を行い、それに必要な部品を本年度内で調達する予定であった。実際にはシステム設計の最適化を行っているため、一部部品の型番の微調整が必要であった。また、社会状況によって本来よりも長納期、欠品となっている部品があったため、調達を次年度に行うことにした。
次年度の使用計画としては、本年度購入予定だった物品を型番、納期調整を行った上で、順次調達していく予定である。
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