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光子計数技術を応用した新しい精密宇宙物理観測手法の開拓

利用光子计数技术开发新型精密天体物理观测方法

基本信息

批准号：
20K20345
负责人：
江澤元
金额：
$ 16.56万
依托单位：
National Astronomical Observatory of Japan
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K20345/
关键词：
光子計数テラヘルツ宇宙物理観測超伝導検出器

项目摘要

光子統計の概念を宇宙物理観測手法に導入することを目指して、高速の超伝導検出器を用いた高速のテラヘルツ光子計数システムを構築している。本年度は前年度に引き続き、主として極低温環境および極低温読み出し回路の開発を推進し、その成果を国際会議や国内学会にて発表した。本研究では、これまで開発を進めてきた超伝導SIS検出器を0.8 Kの極低温に冷却し、数pAの超低リークの光子検出器として動作させる。このために、パルスチューブ冷凍機とヘリウム4吸着冷凍器を組み合わせたクライオスタットの極低温環境を構築している。本年度は0.8 K冷却系を実装し、自動制御やリモート計測環境を活用した制御システムを構築した。これを用いて制御パラメータの最適化を進め、0.4 Wと比較的能力の小さいパルスチューブ冷凍機のとの組み合わせでも、吸着冷凍器による安定した0.8 K冷却を可能にした。続いて2台の吸着冷凍器を連携させることで、長時間の極低温冷却環境が実現できることを示した。このほか、光学実験にむけて、検出器素子の改良検討、光学系や読み出し回路の設計開発も推進している。光学系については、基本原理に即した物理計算に基づいてクライオスタット内外の全体構成を設計するとともに、それに基づいて光学素子の製作も進めている。これまでにクライオスタットの真空窓や赤外カットフィルターなどを製作し、反射防止コーティングも施した。超伝導検出器出力を低雑音広帯域増幅器へ接続するにはインピーダンス変換が必要となる。本研究ではこれを2段構成の電解効果トランジスタのソースフォロワ回路で実装、0.8 Kおよび4 Kの各ステージへ分割配置する構成とすることで、0.8 Kステージへの熱負荷を低減する設計とした。初段の電界効果トランジスタの特性が読出雑音と帯域を制限するが、今後の光学実験に用いることのできる性能を確認した。

The concept of photon statistics, the concept of cosmic physics, the manipulation of the device, the high-speed super-device, the photon count, the photon count. In the previous year of this year, the introduction and promotion of the very low temperature environment and the opening of the exit loop of the very low temperature environment, and the results of the international conference on the promotion of the domestic society have been reviewed. In this study, the experimental results show that the ultra-low temperature SIS exchanger has an extremely low temperature cooling temperature of 0.8K and several pA ultra-low temperature photon exchangers. The cold air conditioner, the suction cooler, the suction cooler, the cold air cooler, the cold air cooler, the cold refrigerator, the cold air cooler, the cold refrigerator, the cold air cooler, the cold This year, the 0.8 K cooling system will be installed, and the environment will be used for automatic control and control of environmental pollution. It is possible to use the ability to control the most advanced and 0.4 W cooling capacity of the air conditioner, the cooling system of the cooler, the stability of the suction cooler and the cooling temperature of 0.8 K. Each of the two suction coolers is connected to the cold environment for a long period of time to show that the cooling environment is in good condition. In the field of optical equipment, optical equipment, optical equipment and optical equipment. The basic principles of the Department of Optics, that is, the basic principles of physical calculation, all the students inside and outside the department of optics are designed to improve the performance of optics. In order to prevent reflection, we should pay attention to the effect of vacuum on the surface of the vacuum. The output of the super device is the bass tone, the range, the amplitude, the sound, the tone, the range, the amplitude, the tone, the tone The results of this study are as follows: in this study, the two segments of the computer system were installed in the circuit, the temperature of 0.8 K, the temperature of 4 K, and the temperature of 0.8 K, and the temperature of 0.8 K and the temperature of 0.8 K. In the early stage of the electrical industry, the sound domain control system will be displayed, and the optical system will be used to confirm the performance in the future.