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電波測定装置

国内特許コード P170013893
整理番号 (S2013-1031-N0)
掲載日 2017年3月21日
出願番号 特願2015-521411
登録番号 特許第6029079号
出願日 平成26年5月29日(2014.5.29)
登録日 平成28年10月28日(2016.10.28)
国際出願番号 JP2014064208
国際公開番号 WO2014196439
国際出願日 平成26年5月29日(2014.5.29)
国際公開日 平成26年12月11日(2014.12.11)
優先権データ
  • 特願2013-116571 (2013.6.3) JP
発明者
  • 田島 治
  • 小栗 秀悟
出願人
  • 大学共同利用機関法人 高エネルギー加速器研究機構
発明の名称 電波測定装置
発明の概要 【課題】本発明は、極低温下、電波の高感度測定を可能にする電波測定装置を提供する。
【解決手段】真空容器の中に、目的とする電波を透過させる放射遮フィルタ、電波に含まれる目的としない電磁波を反射させる電波透過性材料、及び電波検出器を置き、電波が前記放射遮フィルタを透過し、前記電波に含まれる目的としない電磁波は前記電波透過性材料により前記放射遮フィルタに向けて反射させられ、前記放射遮フィルタに熱として集熱されるとともに、熱伝導により系外に排熱され、前記電波透過性材料を透過した電波が、前記電波検出器により高感度測定される電波測定装置とした。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


45mm電波望遠鏡に使用されている電波検出器は、20K程度に冷却された真空ジュワーの中に置かれることが知られている。



特許文献1は、熱赤外線を効率よく吸収し、熱伝導率が高く、サブミリ波領域で透明度が高く、反射ロスが少ないという特性と共に、少なくとも170mmという大型の直径を有する冷却用窓材、同窓材を備える天体観測装置用の極低温冷却装置、並びに、テラヘルツ波観測を利用した検査機器の構成を開示している。前記窓材としては、単結晶サファイア基板を母材とし、カット面をC面として形成すると共に、酸化珪素(SiOx)の厚膜の反射防止膜を前記サファイア基板の表面に形成した冷却用窓材14を冷却容器11の電波導入窓13に備え付けた構造を開示している。しかし、この方法は外断熱には有効であるが、冷却用窓材を通過する電磁波が冷却容器の中で放射する熱の排熱手段については何ら記載も示唆もない。



特許文献2には魔法瓶構造の真空容器の中に被試験体を置き、真空容器を極低温に冷却するシステムが開示されている。しかし、この方法は外断熱には有効であるが、真空容器の中で放射される熱の排熱手段については何ら記載も示唆もない。



特許文献3には入れ子の真空ジュワー、各ジュワーの壁表面に多層の輻射シールド板が設けられ、最内部のジュワーに冷媒が充填され、その冷媒の中に超伝導巻線が置かれている極低温容器が開示されている。しかし、この方法は外断熱には有効であるが、冷却容器の中で放射される熱の排熱手段については何ら記載も示唆もない。



天体観測のための電波を入れる窓にフィルタを設けることが一般に実施されている。フィルタとしては、紫外フィルタ、可視光フィルタ、赤外フィルタ、等の光学ガラスフィルタやプラスチックフィルタが使用されている。



フィルタの吸収熱を冷凍機等により排熱することが行われている。大口径の電波検出器に使用した場合にはフィルタの冷却が冷凍機の負荷となるという問題がある。光学ガラスフィルタ及びプラスチックフィルタは、屈折率が大きく電波の一部を反射させる性質があるので、フィルタを厚くするほど電波の透過が少なくなる。そのため、紫外線、可視光線、赤外線、遠赤外線等の電磁波を或る程度、窓のフィルタを通過させている。光学ガラスフィルタ及びプラスチックフィルタは反射防止加工を必要とし、反射防止加工は高度な技術を必要としている。



電波測定器の感度は、電波入射窓の開口面積に比例して向上するのであるが、反面、窓の大口径化は侵入熱の増大を招くので、窓の大口径化は非常に困難である。



電波検出感度を高めるためには電波の入出が行われる真空容器の窓の大口径化が非常に有効である。そして、真空容器内の排熱には高い電波透過特性及び高い断熱特性を有する材料を真空容器内に備えることが望ましいものと考えられるが、このような工夫は、これまでほとんど報告されていない。



前記のように電波検出器が真空低温容器に置かれた電波測定装置は、断熱材により低温容器の低温が維持されるのであるが、断熱原理は、一般的な冷凍機で使用される真空多層断熱材(MLI:multi-layer insulation)の原理と同様であるので、すなわち、放射平衡を利用した断熱原理であるので、低温容器を包むように低温容器の壁に沿ってMLIが設けられていた。しかし、この方法では、真空低温容器の中で放射される熱の排熱が十分に行われないので、極低温に達することが困難であるという問題がある。しかし、これを解決するための有効な手段はこれまで報告されていない。



電波測定装置は、例えば、放射計用の電波測定装置として用いられている。放射計は、例えば、特許文献4に開示されている。



特許文献4は電波検出を室温下で行うことを開示しているが、電波検出器を低温下に置くことについては記載も示唆もしていない。温度較正のために黒体を液体窒素中に浸漬する冷却手段が開示されているにすぎない。

産業上の利用分野


本発明は、電波測定装置に関する。さらに詳しくは、極低温下で高感度の電波測定を可能にする大口径の電波測定装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
電波を入れる窓と前記窓の下方に載置される放射遮フィルタと前記放射遮フィルタの下方に載置される電波透過性材料とを備える冷却することができる真空容器(第一放射シールド)と、前記第一放射シールドの中にあって前記電波透過性材料の下方に置かれた電波検出器と、を備える電波測定装置であって、
前記窓を通して入射された電波に含まれる目的とする電波が前記放射遮フィルタにより透過させられ、続いて、該透過電波に含まれる目的としない電磁波が前記電波透過性材料により前記放射遮フィルタに向けて反射させられ、前記放射遮フィルタに熱として集熱され、該放射遮フィルタの熱伝導により系外に排熱され、
そのことにより、前記電波透過性材料を透過した電波が前記電波検出器により高感度測定されることを特徴とする電波測定装置。

【請求項2】
前記第一放射シールドと、前記第一放射シールドの中に、前記第一放射シールドと同様の構造の大きさが異なる放射シールドが入れ子にされ、最後の放射シールドの中に前記電波検出器が置かれている、電波測定装置であって、
前記窓を通して入射された電波に含まれる目的とする電波が前記放射シールド群の各放射遮フィルタにより透過させられ、続いて、該透過電波に含まれる目的としない電磁波が前記放射シールド群の各電波透過性材料により前記放射遮フィルタに向けて反射させられ、前記放射シールド群の各放射遮フィルタに熱として集熱され、各放射遮フィルタの熱伝導により系外に排熱され、
そのことにより、前記放射シールド群の各電波透過性材料を透過した電波が前記最後の放射シールドに置かれた電波検出器により高感度測定されることを特徴とする請求項1に記載の電波測定装置。

【請求項3】
天体望遠鏡用の電波測定装置に用いられる請求項1又は2に記載の電波測定装置。

【請求項4】
放射計用の電波測定装置に用いられる請求項1又は2に記載の電波測定装置。

【請求項5】
気象衛星用の電波測定装置に用いられる請求項1又は2に記載の電波測定装置。

【請求項6】
探査衛星用の電波測定装置に用いられる請求項1又は2に記載の電波測定装置。

【請求項7】
レーダー用の電波測定装置に用いられる請求項1又は2に記載の電波測定装置。

国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2015521411thum.jpg
出願権利状態 登録
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