超小型・高分解能な超伝導転移端センサの開発

开发超紧凑、高分辨率超导过渡边缘传感器

• 批准号: 20K04610
• 负责人: 服部 香里
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 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-20K04610/
• 关键词: 単一光子検出器; 超伝導検出器; 微弱光イメージング; フラットレンズ; 超伝導転移端センサ; 超伝導転移端センサー

超高感度、高波長分解能かつ可視光、近赤外域で一気にスペクトルイメージングを行うための超伝導検出器の研究を行う。超伝導転移端センサ(TES)は、超高感度で可視光、近赤外域の単一光子を一個ずつ分光して検出可能という、既存の検出器にない大きな特徴がある。一方、波長分解能向上についてはまだ開発途上である(近赤外で100 nm、可視光で50 nm)。バイオサンプルからの自家蛍光などをスペクトルを詳細に取得しながらイメージングするには、より高い波長分解能が望ましい。本研究では、波長分解能向上に取り組む。本研究は、(1)小型TESに高効率で集光できるフラットレンズの開発(2)2 umかそれ以下のサイズの小型TES(3)超伝導転移温度を下げることによる分解能向上の取り組みを行なっている。(3)については、超伝導転移温度(Tc)を従来の300 mKから115 mKまで下げることで、世界最高レベルのエネルギー分解能向上(67 meV)を実現した(K. Hattori et al., Supercond. Sci. Technol. 35 095002 (2022))。一方で、分解能決定要因を探索したところ、未知のノイズの寄与が既知のノイズと同等程度あることが分かった。既知のノイズを下げるためには、TESの小型化が必要であるが、未知のノイズを下げない限りは分解能が向上しないことが分かった。未知のノイズの寄与の一つとして、フォノンノイズが考えられる。(1)の小型TESは、小型化によってフォノンの収集効率を低下させ、フォノンノイズを増大させるのではないかと考えられる。また、実験からもその可能性が示唆されている。そこで、フォノンノイズを減少させるような新たなデザインのTESを作成する必要があることが分かってきた。

Ultra-high sensitivity, high wavelength resolution, visible light, near-infrared field, infrared field Ultra-high sensitivity, visible light, single photon in near-infrared region, a single spectrum of light, detection possibilities, and large characteristics of existing detectors. One side, wavelength decomposition can be upward For example, if you want to get a high resolution wavelength, you can get a high resolution wavelength. In this study, wavelength decomposition can be used to select the group. The results showed that: (1) the small TES had high efficiency, light concentration and development;(2) the small TES had 2 um conductivity and development;(3) the superconductivity temperature decreased;(4) the decomposition energy increased. (3)The temperature of transition (Tc) is 300 mK and 115 mK. The highest decomposition energy in the world (67 meV) is realized at K. Hattori et al., Supercond. Sci. Technol. 35 095002 (2022))。A party, decomposition can determine the cause of exploration, unknown and sent to the same extent as known It is known that the miniaturization of TES is necessary, and the decomposition of TES is limited. Unknown-no-no-no (1)Small size TES, small size TES The possibility of a possible divorce is shown in the table below. For example, if you want to reduce the number of new TES, you need to reduce the number of TES.

项目成果

Microscope spectroscopy using an optical transition-edge sensor

使用光学跃迁边缘传感器的显微镜光谱

• 发表时间: 2020
• 作者: Kaori Hattori;Toshio Konno;Nobuhiko Nomura;Chigusa Okano;Sachiko Takasu;Yutaka Yawata;Daiji Fukuda
• 通讯作者: Daiji Fukuda

高計数率超伝導転移端センサの開発

高计数率超导过渡边缘传感器的研制

• 发表时间: 2021
• 作者: 三浦 義隆;鷹巣 幸子;服部 香里;福田 大治
• 通讯作者: 福田 大治

Thermodynamic noise in optical transition-edge sensors

光学跃迁边缘传感器中的热力学噪声

• 发表时间: 2021
• 作者: Kaori Hattori;Toshio Konno;Sachiko Takasu;Daiji Fukuda
• 通讯作者: Daiji Fukuda

An optical transition-edge sensor with high energy resolution

• DOI: 10.1088/1361-6668/ac7e7b
• 发表时间: 2022-09-01
• 期刊: SUPERCONDUCTOR SCIENCE & TECHNOLOGY
• 影响因子: 3.6
• 作者: Hattori, Kaori;Konno, Toshio;Fukuda, Daiji
• 通讯作者: Fukuda, Daiji

Optical transition edge sensors: Wavelength dependence of system detection efficiency

光学过渡边缘传感器：系统检测效率的波长依赖性

• 发表时间: 2021
• 作者: Kaori Hattori;Toshio Konno;Yoshitaka Miura;Sachiko Takasu;Daiji Fukuda
• 通讯作者: Daiji Fukuda