宇宙マイクロ波背景放射観測のための超伝導ミラーの開発

本研究は、宇宙マイクロ波背景放射観測に用いられる集光ミラーの超伝導化により、偏光分布測定における測定精度向上の実証を行うものである。偏光測定システムの確立と超伝導ミラーの開発が研究の骨子となる。偏光測定システムの整備について、まずは通常の金属ミラーによって生成される偏光を高いS/N比で測定できるシステムの準備を進めた。GM冷凍機を用いて電波吸収体を15K程度に冷却し、吸収体から発生する信号を常温の金属ミラーを用いて反射し検出器に入射する。低温検出器は偏光に感度のあるコルゲートホーンにHEMTアンプと検波器を接続した簡易的な構成ではあるが、Low noise factory社のHEMTアンプを用いて現行のCMB実験用検出器にもひけを取らない感度を実現している。一方でデータ収集系に起因する予期せぬ過剰ノイズがデータに混入しなかなか高いS/N比を得る事が出来なかったが、PINスイッチを用いて1/fノイズを低減し、常温部にもHEMTアンプを設置するなどして、金属ミラー由来の偏光をクリアに検出し、整備を完了した。超伝導ミラーの開発は、ニオブとニオブスズを採用する予定である。ニオブは材料を購入してある。ニオブスズは薄膜生成の研究を進める必要があり、ブロンズ法による開発を進めている。熱間圧延や熱間プレス等を活用して、薄いニオブ箔とブロンズ（Cu-Sn）板を貼り合わせたクラッド材の作製を進めた。その後、650℃～750℃の比較的低い温度で拡散熱処理し、ニオブとブロンズの界面反応で緻密な組織を呈したニオブスズ膜の生成を試みる。さらに、クラッド材表面の鏡面研磨や曲面加工等の附帯技術もあわせて検討し、Nb3Sn超伝導ミラーを塑性加工法で簡便に作製するための基盤技術の開発を進めている。

本研究は、宇宙マイクロ波背景放射観測に用いられる集光ミラーの超伝導化により、偏光分布測定における測定精度向上の実証を行うものである。偏光測定システムの確立と超伝導ミラーの開発が研究の骨子となる。偏光測定システムの整備について、まずは通常の金属ミラーによって生成される偏光を高いS/N比で測定できるシステムの準備を進めた。GM冷凍機を用いて電波吸収体を15K程度に冷却し、吸収体から発生する信号を常温の金属ミラーを用いて反射し検出器に入射する。低温検出器は偏光に感度のあるコルゲートホーンにHEMTアンプと検波器を接続した簡易的な構成ではあるが、Low noise factory社のHEMTアンプを用いて現行のCMB実験用検出器にもひけを取らない感度を実現している。一方でデータ収集系に起因する予期せぬ過剰ノイズがデータに混入しなかなか高いS/N比を得る事が出来なかったが、PINスイッチを用いて1/fノイズを低減し、常温部にもHEMTアンプを設置するなどして、金属ミラー由来の偏光をクリアに検出し、整備を完了した。超伝導ミラーの開発は、ニオブとニオブスズを採用する予定である。ニオブは材料を購入してある。ニオブスズは薄膜生成の研究を進める必要があり、ブロンズ法による開発を進めている。熱間圧延や熱間プレス等を活用して、薄いニオブ箔とブロンズ（Cu-Sn）板を貼り合わせたクラッド材の作製を進めた。その後、650℃～750℃の比較的低い温度で拡散熱処理し、ニオブとブロンズの界面反応で緻密な組織を呈したニオブスズ膜の生成を試みる。さらに、クラッド材表面の鏡面研磨や曲面加工等の附帯技術もあわせて検討し、Nb3Sn超伝導ミラーを塑性加工法で簡便に作製するための基盤技術の開発を進めている。