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2016 年度 実績報告書

超広視野撮像観測のための新しい低ノイズ大面積近赤外線検出器の開発

研究課題

研究課題/領域番号 26247029
研究機関国立天文台

研究代表者

中屋 秀彦  国立天文台, 先端技術センター, 助教 (70450179)

研究分担者 柏川 伸成  国立天文台, TMT推進室, 准教授 (00290883)
小宮山 裕  国立天文台, ハワイ観測所, 助教 (20370108)
内田 智久  大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 准教授 (40435615)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード近赤外線天文学
研究実績の概要

比較的安価と期待されるインジウムガリウムヒ素(InGaAs)検出器を多数並べることで、近赤外線による超広視野天文観測を実現することを目指し、国産市販素子を元に低ノイズ化と小画素大面積化を行っている。
昨年度試作した小画素大面積(以後、大面積)CMOS回路を冷却して試験したところ、機能上の問題がないことを確認した。読み出しノイズについては、電圧ノイズが昨年度試作した小面積素子よりも2倍程度大きいことが判明した。小面積素子試作の際に懸案となり対策を行った発光については、高感度CCDによる直接撮影により確認した結果、問題となる発光は確認されなかった。
さらに、InGaAsフォトダイオードアレイを貼り合わせた大面積素子を試作し、冷却して試験を行った。その結果、比較的良い画素歩留まりであることを確認した。小面積素子で対策を行った発光問題はなくすことができたが、読み出しノイズが大きいこと、再現性のない固定パターンが現れることがわかった。ノイズについては、CMOS単体の試験から予想しており、原因や対策の検討も進めているが、固定パターンについては、観測で問題となるかを含めてさらに調査が必要である。InGaAsを貼り合わせた小画素大面積素子を製造することはできたが、低ノイズ化との両立に問題が残る結果となった。
広島大学かなた望遠鏡に小面積素子及び大面積素子を搭載し試験観測を行い、近赤外線による天体観測に成功した。
また、オーバーサンプリングに対応したエレクトロニクスには、モザイクカメラへの使用を想定した多チャンネルオーバーサンプリング処理機能をFPGAに組み込み、回路の基本構成やゲート数の目処を立てるとともに、大面積CMOS回路を接続し読み出し試験を行った。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2016

すべて 雑誌論文 (2件) (うち謝辞記載あり 2件) 学会発表 (3件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Low temperature performance of a commercially available InGaAs image sensor2016

    • 著者名/発表者名
      Hidehiko Nakaya, Yutaka Komiyama, Nobunari Kashikawa, Tomohisa Uchida, Takahiro Nagayama, Michitoshi Yoshida
    • 雑誌名

      Proceedings of the SPIE

      巻: 9915 ページ: 99151O-1-8

    • DOI

      10.1117/12.2231169

    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Conceptual design of wide-field focal plane with InGaAs image sensors2016

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Komiyama, Hidehiko Nakaya, Nobunari Kashikawa, Tomohisa Uchida
    • 雑誌名

      Proceedings of the SPIE

      巻: 9908 ページ: 99085X-1-7

    • DOI

      10.1117/12.2231569

    • 謝辞記載あり
  • [学会発表] 広島大学かなた望遠鏡周辺の装置開発の現況2016

    • 著者名/発表者名
      森裕樹
    • 学会等名
      第6回可視赤外線観測装置技術ワークショップ
    • 発表場所
      国立天文台(東京都三鷹市)
    • 年月日
      2016-11-24 – 2016-11-25
  • [学会発表] 国産で目指す、超広視野天文観測用近赤外線イメージセンサー2016

    • 著者名/発表者名
      中屋秀彦
    • 学会等名
      第26回日本赤外線学会研究発表会
    • 発表場所
      国立天文台(東京都三鷹市)
    • 年月日
      2016-11-17 – 2016-11-17
    • 招待講演
  • [学会発表] 国産の天文観測用低ノイズInGaAs近赤外線イメージセンサーの試作2016

    • 著者名/発表者名
      中屋秀彦
    • 学会等名
      日本天文学会2016年秋季年会
    • 発表場所
      愛媛大学(愛媛県松山市)
    • 年月日
      2016-09-14 – 2016-09-14

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公開日: 2018-01-16  

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