2021 Fiscal Year Annual Research Report
Wide Field Astronomical Survey by high Speed CMOS
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20H00181
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| Research Institution | National Astronomical Observatory of Japan |
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Principal Investigator |
宮崎 聡 国立天文台, 先端技術センター, 教授 (20290885)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤田 裕 東京都立大学, 理学研究科, 教授 (10332165)
鎌田 有紀子 国立天文台, 先端技術センター, 技師 (10413973)
小宮山 裕 国立天文台, ハワイ観測所, 助教 (20370108)
大栗 真宗 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (60598572)
川野元 聡 国立天文台, ハワイ観測所, 特任研究員 (90727398)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 天文学 / 可視光センサー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
広視野撮像探査観測は、その統計精度と幅広い応用性により、現代天文学と宇宙論において、中心的な役割を果たしている。すばる望遠鏡用に開発されたHyper Suprime-Cam (HSC)により、日本がこの分野を主導してきている。さらに国際競争力を高めるため、高速に読み出し可能なCMOSセンサー開発し、これまでのCCDでは不可能であった、短時間変動する天体探査を行い、天体観測の新しいフロンティアを開拓することが本研究の目的である。
CMOSプロトタイプで問題になっていた量子効率の非一様性は、ウェハの薄型化が均一に行われていないことに起因していると考えられていた。研磨スピード、砥石回転スピード、研磨剤など、ウエハの研磨工程の改良を行うことで、従来±10 %発生していた量子効率のばらつきを ± 5 %におさえることができた。
CMOSの長波長側量子効率の大きさを決めるのは、空乏層の厚みである。これまでの試作品の空乏層の厚みは、10 ミクロン程度で、800 nm 以上の長波長の光子を検出するには不十分であった。これを厚くするには、シリコン基板に高い抵抗の素材を採用すればよい。本研究開始当初は、適切な高抵抗の素材が特定できなかったが、本年度途中に入手可能となった。そこで、より高い量子効率を目ざし、試作を行うこととした。量子効率は観測効率に直結し、同一科学目的を達成するために必要な望遠鏡時間が減らせるからである。ただし、高抵抗のシリコン基板を導入すると、半導体のプロセス条件も修正する必要がある。これを効率よく行うためには、同一素子上に複数の条件で製造した画素があればよい。そのような特別なテスト素子を作成し、それを評価して、最適製造条件を決定することができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
実験室での性能検証は順調にすすんでいるが、予定していた望遠鏡での観測がコロナ禍のため、行えていない。
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| Strategy for Future Research Activity |
ラッキーイメージング技法の確立には、計算機によるシミュレーションにより、ある程度カバーできるものの、実望遠鏡による観測データが必須であり、事態収束後、なるべく早期にこれを実施したい。
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[Journal Article] HSC-XXL: Baryon budget of the 136 XXL groups and clusters2022
Author(s)
Akino Daichi、Eckert Dominique、Okabe Nobuhiro、Sereno Mauro、Umetsu Keiichi、Oguri Masamune、Gastaldello Fabio、Chiu I-Non、Ettori Stefano、Evrard August E、Farahi Arya、Maughan Ben、Pierre Marguerite、Ricci Marina、Valtchanov Ivan、McCarthy Ian、McGee Sean、Miyazaki Satoshi、Nishizawa Atsushi J、Tanaka Masayuki
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Journal Title
Publications of the Astronomical Society of Japan
Volume: 74
Pages: 175～208
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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