| 研究課題/領域番号 |
20K21049
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| 研究機関 | 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 |
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研究代表者 |
太刀川 純孝 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 研究開発部門, 主任研究開発員 (90470070)
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| 研究分担者 |
櫻井 篤 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (20529614)
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| 研究期間 (年度) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| キーワード | 宇宙機 / 極低温 / 放射率 / メタサーフェス / MIM構造 / ふく射 / ラジエータ |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、赤外天文衛星等に適用する「極低温用ラジエータ」の開発を目的とする。具体的には、MIM(Metal-Insulator-Metal)構造を用いて、30K程度の黒体ふく射のピーク波長である100um付近を中心に、広い波長域にわたって大きな放射率を備える材料を開発する。現在のところ、極低温で高放射率を示す適切な材料は存在しない。極低温域における赤外放射の波長は長く、従来の材料を使って放射率を高めるためには、材料を厚くする必要がある。しかし、この方法は、質量増加、コンタミ増加、熱抵抗増加などを招くため、適切な方法とは言えない。そこで、MIM構造と呼ばれる人工的な共振構造を作り、厚さが薄くても長波長の電磁波に対する吸収（＝放射）が大きくなる材料を開発する。方法としては、電磁波解析コードを用いてMIM構造を設計、MEMS（Micto Electro Mechanical Systems）技術を使って試料を作成し、FTIR（Fourier Transform Infrared Spectroscopy）を使って反射スペクトルを測定することによって性能の評価を行う。
2020年度は、共振波長の広帯域化を目指し、MIM構造の周期構造の大きさを単一ではなく、複数の共振点を持つように大きさを変化させた。その結果、40～70umの広い波長域で反射率が低下、すなわち、吸収率（＝放射率）が大きくなっていることが確認できた。
2021年度は、共振波長のさらなる広帯域化を目指し、MIM構造を多段化した。具体的には、多段化した周期構造の間に異なる誘電体を用いることによって共振点を増やした。その結果、50～110umの広い波長域で反射率が低下、すなわち、吸収率（＝放射率）が大きくなっていることが確認できた。
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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
面内方向の周期構造を変化させて共振波長を増やす方法、また、面外方向に異なる誘電体を用いて共振波長を増やす方法を用いることによって、共振波長の広帯域化を実現することができた。従って、順調に研究を進めることができたと判断する。
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| 今後の研究の推進方策 |
面外方向に異なる誘電体を用いる方法は、さらに多段化することで共振波長を増やすことが可能である。また、新たに、面外方向に異なる周期構造を用いて共振波長を増やす方法もある。そのため、今後は上記３つの手法を組み合わせることによって、さらなる広帯域化を目指したい。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
次年度において、面外方向の多段化を用いた広帯域化の手法をさらに進めること、また、本テーマの研究成果をまとめ、投稿論文を作成することを実施する。
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