超伝導検出器を用いたテラヘルツ分光カメラの開発

使用超导探测器开发太赫兹光谱相机

• 批准号: 24860015
• 负责人: 成瀬 雅人
• 金额: $ 1.91万
• 依托单位: Saitama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012-08-31 至 2014-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-24860015/
• 关键词: テラヘルツ波; 超伝導検出器

近年テラヘルツ波は天文学やバイオなどの基礎研究分野だけでなく、医療・セキュリティ・非破壊検査などの産業分野でも注目を集めている。特に天文学などの基礎科学の分野では高感度なテラヘルツ波センサの開発が待たれているが、電波領域の技術の応用では周波数が高いため損失が大きくなること、光子のエネルギーが光赤外領域と比べて小さく半導体技術では十分な感度が得られないことが問題となっている。そこで本研究の目的は、超伝導体を用いたテラヘルツ波帯高感度分光カメラを開発することである。検出器の動作温度はこれまでMKIDを動作させている1 K以下の極低温ではなく、機械式冷凍機で容易に持続可能な4 Kとしたい。そこで、バルクの超伝導転移温度が約16 Kと高く、また高感度化に必要な高品質膜が作製しやすい窒化ニオブ(NbN)を超伝導材料に採用した。H24年度は超伝導転移温度の高いNbN膜を作成するため、多元マグネトロンスパッタ装置を用いて、放電電力、ガス圧、ArとN2流量比の3つの成膜条件を変化させながら成膜し、諸条件と超伝導転移温度の関係性を調べた。 その結果、放電電力dc: 150 W、ガス圧0.225 Pa、ArとN2の流量比10%で最も高い超伝導転移温度TC=15.7 Kを得た。このNbN膜を用いてMKIDを作成し、0.1 k-3.7 Kでの動作確認し、実用可能なことを示した。また、位置分解能を下げる要因となるセンサ間のクロストークの原因がマイクロ波によるものであることを明らかにし、マイクロ波クロストークを低減できる構造を提案した。

In recent years, astronomy, medicine, non-destructive research and industrial research have been focused on In particular, the division of astronomy and basic science has a high sensitivity and a high loss in the field of radio technology. The purpose of this study is to develop high sensitivity spectroscopy for optical fiber transmission. The operating temperature of the detector is lower than 1 K, and the mechanical refrigerator is easy to maintain. The temperature of the superconducting film is about 16 K. High sensitivity and high sensitivity are necessary for the production of high-quality films. In H24, the film formation conditions of high NbN film formation temperature, multi-dimensional film formation equipment, discharge power, gas pressure, Ar: N2 flow ratio and the relationship between film formation conditions and transition temperature were adjusted. Results: DC: 150 W, AC: 0.225 Pa, Ar: N2: 10% flow rate ratio, maximum temperature TC=15.7 K. The NbN film was fabricated with MKID at 0.1 K-3.7 K and the operation was confirmed. The main reason for this is that the position of the product is different from that of the original product.

项目成果

集中定数型力学インダクタンス検出器のクロストーク低減

减少集总机械电感探测器中的串扰

• 发表时间: 2013
• 作者: masato naruse;成瀬雅人;成瀬雅人
• 通讯作者: 成瀬雅人

Optical Efficiencies of Lens-Antenna Coupled Kinetic Inductance Detectors at 220 GHz

220 GHz 透镜-天线耦合动感电感探测器的光学效率

• 发表时间: 2013
• 期刊: IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology
• 影响因子: 3.2
• 作者: Naruse;Masato Sekimoto;Yutaro Noguchi;Takashi Miyachi;Akihira Karatsu;Kenichi Nitta;Tom Sekine;Masakazu Uzawa;Yoshinori Taino;Tohru Myoren;Hiroaki
• 通讯作者: Hiroaki

マイクロ波超伝導共振器を用いた高感度テラヘルツ波検出器の開発

利用微波超导谐振器研制高灵敏度太赫兹波探测器

• 发表时间: 2013
• 期刊: 信学技報
• 作者: masato naruse;成瀬雅人
• 通讯作者: 成瀬雅人

力学インダクタンス検出器と平面アンテナを用いたLiteBIRD 用両偏波 ミリ波カメラの開発

使用机械电感探测器和平面天线开发LiteBIRD双偏振毫米波相机

• 发表时间: 2013
• 作者: masato naruse;成瀬雅人;成瀬雅人;成瀬雅人
• 通讯作者: 成瀬雅人