超伝導光子検出器の多画素化のための広帯域・広ダイナミックレンジ読出回路

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23360182
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 計測工学
• 研究機関: 独立行政法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 神代 暁 独立行政法人産業技術総合研究所, ナノエレクトロニクス研究部門, 研究グループ長 (60356962)
• 研究分担者: 平山 文紀 産業技術総合研究所, ナノエレクトロニクス研究部門, 主任研究員 (10357866) ; 福田 大治 産業技術総合研究所, 計測標準研究部門, 主任研究員 (90312991) ; 山森 弘毅 産業技術総合研究所, ナノエレクトロニクス研究部門, 主任研究員 (00358293) ; 日高 睦夫 産業技術総合研究所, ナノエレクトロニクス研究部門, 上級主任研究員 (20500672) ; 佐藤 泰 産業技術総合研究所, 計測標準研究部門, 主任研究員 (90357153) ; 山田 隆宏 産業技術総合研究所, ナノエレクトロニクス研究部門, 主任研究員 (00377871)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 周波数多重回路 / SQUID / 超伝導マイクロ波共振器 / Transition Edge Sensor

研究概要

ミリ波からγ線までの電磁波に対し既存技術を凌駕する低雑音性を持つ超伝導転移端検出器に、多画素化による受光面積増大・イメージング機能付与と、システムの小型化・低消費電力化の両立を図るには、極低温-室温間の信号配線数と室温からの流入熱の低減を可能とする極低温下の信号多重読出回路が必要である。本研究では、他方式に比べ機能的に優位な反面、研究が緒についたばかりのマイクロ波帯周波数多重回路に関し、多重化数増大の鍵となる、共振周波数実現精度の向上と、独自電極材料による低雑音化に成功した。また、主要雑音源の寄与度を明らかにし、既存技術導入により、従来型に匹敵する低雑音性実現の見通しを得た。

研究成果

• [雑誌論文] White noise of Nb-based microwave SQUID multiplexers with NbN coplanar resonators for readout of transition edge sensors (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Kohjiro, F. Hirayama, H. Yamamori, S. Nagasawa, D. Fukuda, M. Hidaka
  • 雑誌名: J. Appl. Phys 巻: vol. 115 ページ: 223902
  • DOI: 10.1063/1.4882118
• [雑誌論文] マイクロ波共振に基く超伝導転移端検出器の周波数多重読出回路 (2014)
  • 著者名/発表者名: 神代暁, 平山文紀, 福田大治, 山森弘毅, 永沢秀一, 日高睦夫
  • 雑誌名: 低温工学 巻: 49巻7号
• [雑誌論文] Microwave SQUID multiplexer for TES readout (2013)
  • 著者名/発表者名: F. Hirayama, S. Kohjiro, D. Fukuda, H. Yamamori, S. Nagasawa, M. Hidaka
  • 雑誌名: IEEE Trans. Appl. Supercond 巻: vol. 23 ページ: 2500405
  • DOI: 10.1109/TASC.2012.2237474
• [学会発表] TES のマイクロ波帯周波数多重読出 (2014)
  • 著者名/発表者名: 神代暁, 平山文紀, 山森弘毅, 永沢秀一, 福田大治, 日高睦夫
  • 学会等名: 白色雑音の改善, 電子情報通信学会総合大会
  • 発表場所: 新潟大
  • 年月日: 2014-03-20
• [学会発表] 複数SQUID を用いた高速な線形化読み出し方式 (2014)
  • 著者名/発表者名: 平山文紀, 神代暁, 福田大治, 山森弘毅, 佐藤泰, 山田隆宏, 永沢秀一, 日高睦夫
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大(神奈川)
  • 年月日: 2014-03-18
• [学会発表] マイクロ波共振に基く周波数多重読出 (2014)
  • 著者名/発表者名: 神代暁, 平山文紀, 福田大治, 山森弘毅, 永沢秀一, 日高睦夫
  • 学会等名: 未踏科学技術協会第83回ワークショップ
  • 発表場所: 全日通ビル(東京)
  • 年月日: 2014-03-10
• [学会発表] NbN 薄膜共振器を用いたマイクロ波SQUID の検討 (2013)
  • 著者名/発表者名: 平山文紀, 神代暁, 福田大治, 山森弘毅, 佐藤泰, 山田隆宏, 永沢秀一, 日高睦夫
  • 学会等名: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大(京都)
  • 年月日: 2013-09-17
• [学会発表] Basic Study on Microwave SQUID Multiplexers for TES Readout (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Kohjiro, F. Hirayama, D. Fukuda, H. Yamamori, S. Nagasawa, M. Hidaka, Y. Sato, and T. Yamada
  • 学会等名: 15th International Workshop on Low Temperature Detectors
  • 発表場所: カリフォルニア工科大(米国)
  • 年月日: 2013-06-24
• [学会発表] 低温検出器読み出し用マイクロ波SQUID の試作・評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 平山文紀, 神代暁, 福田大治, 山森弘毅, 佐藤泰, 山田隆宏, 永沢秀一, 日高睦夫
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大(神奈川)
  • 年月日: 2013-03-27
• [学会発表] 極低温検出器アレイ読み出しのためのマイクロ波SQUID マルチプレクサ (2012)
  • 著者名/発表者名: 平山文紀, 神代暁, 福田大治, 山森弘毅, 佐藤泰, 山田隆宏, 永沢秀一, 日高睦夫
  • 学会等名: 電子情報通信学会超伝導エレクトロニクス研究会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-10-25
• [学会発表] Microwave SQUID Multiplexer for TES Readout (2012)
  • 著者名/発表者名: F. Hirayama, S. Kohjiro, D. Fukuda, H. Yamamori, S. Nagasawa, M. Hidaka
  • 学会等名: Applied Superconductivity Conference
  • 発表場所: 米国オレゴン州ポートランド
  • 年月日: 2012-10-09
• [学会発表] マイクロ波多重読み出し回路用共振器の特性評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 平山文紀, 神代暁, 福田大治, 山森弘毅, 永沢秀一, 日高睦夫
  • 学会等名: 第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大(東京)
  • 年月日: 2012-03-17
• [産業財産権] 超伝導電流計 (2012)
  • 発明者名: 平山文紀, 神代暁, 福田大治, 山森弘毅
  • 権利者名: 出願段階につき未定
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2012-235758
  • 出願年月日: 2012-10-25