| 研究課題/領域番号 |
26287047
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| 研究機関 | 岡山大学 |
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研究代表者 |
石野 宏和 岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (90323782)
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| 研究分担者 |
山森 弘毅 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究グループ長 (00358293)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 超伝導検出器 / 力学的インダクタンス / 暗黒物質 / 液体ヘリウム |
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| 研究実績の概要 |
液体ヘリウムを用いた暗黒物質探索に用いる検出器の開発を行う。H29年度では、前年度から引き続き超伝導検出器(Kinetic Inductance Detector)の開発を継続している。前年度までに、周波数領域で一様な共振周波数分布を持つKIDの開発に成功し、今年度では、その感度を重点的に評価した。評価方法は2通りある。一つは、既知の光子パルス信号を入力し、その出力信号を測定、そのリニアリティを測定し、傾きから感度を求める方法である。もう一つは、共振ピークの温度依存性から、BCS理論を使って、力学的インダクタンスの量を直接測定し、感度を見積もる方法である。双方の測定方法による結果が一致すれば、感度に関して一定の理解が得られると考えられる。
前者について、岡山大にある液体ヘリウムデュワーを用いた評価系において、外部で発生した2色(660nm, 402nmの半導体レーザー)の時間幅10nsecのパルス信号をKIDに直接入力し、そのリニアリティを測定した。2色用いることにより、評価方法に対するクロスチェックになり、系統誤差の見積もりになる。測定結果、光子エネルギーに換算して同じ感度を得られたことを確認した。
後者に関しては、高エネ研にある0.3K冷凍機を用いて、共振ピークの温度依存性を測定した。共振周波数の温度依存性の結果をBCS理論を用いてフィットする。これを厚さが50~300nmの検出器について、それぞれ30個の共振器を用いて測定した。測定結果、力学的インダクタンスの大きさは、検出器が薄いほど大きくなり、また、約1%程度の分散で、概ね理論的な予測値と一致した。現在、前者と後者の測定結果を比較し、これらの結果を持って、液体ヘリウムを用いた暗黒物質探索に対する感度を見積もる予定である。
学会発表計９件（うち招待講演２件、国際学会２件）と査読付き論文を1本出版した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
前年度の感度評価結果について疑義が生じた。特に、レーザーパルスを超伝導検出器に直接入射し、そのリニアリティを測定する手法において、その系統的な誤差の評価が不十分であることがわかった。
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| 今後の研究の推進方策 |
レーザー光入射に対する感度の測定に結論を得る。また、超伝導検出器とその読み出し系に関連する雑音の大きさを評価する必要がある。研究分担者の産総研の山森氏と相談しつつ進める予定である。最終的には、感度に関する結論を出し、論文にまとめる予定である。また、液体ヘリウムを用いた暗黒物質探索への展望も打ち立てる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
液体ヘリウムからのシンチレーション光を検出する超伝導検出器の感度測定において、より詳細に検討する必要が生じた。また、測定機器の1つが故障し、その代わりになる測定機器の準備に手間取った。超伝導検出器における15素子のパルス信号を周波数領域での多重化により同時に読み出すシステムに関する論文を、レフリー付き論文雑誌に提出した。レフリーへの返答を経て、論文出版が受理された。論文出版料の支払いが４月以降になる。以上の状況から、次年度に繰り越した予算は、論文出版費用と、検出器感度の詳細検討に必要な旅費として使用する。
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