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다중 바카라 사이트 초전도 검출기를 사용한 측정 기기 (a) 멀티플렉싱 없음 (b) 멀티플렉싱 (c) 초전도 검출기 및 다중화 된 칩을위한 장착 모듈; 전체 장치는 섭씨 -273 도로 냉각됩니다
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바카라 커뮤니티 [Nakabachi Ryoji 회장] (이하 "AIST")NanoElectronics Research Division8961_9092Superconductive탐지기와 관련하여, 우리는 단일 판독 라인에서 이전 모델의 5 배 이상 1,000 바카라 사이트의 신호를로드 할 수있는 기술을 개발했습니다
초전도 감지기는 단일 광자와 입자의 에너지를 정확하게 측정 할 수 있으며, 약한 바카라 사이트기파 강도는 우주에서 오는 약한 바카라 사이트기파의 길고 정확한 관찰에 사용되지만 측정 시간을 단축하는 데 필요한 다중 픽셀이 지연되었습니다 주된 이유는 극저온 멀티 픽셀 감지기와 실온 처리 장비를 연결하기 때문입니다라인 읽기제한적입니다 바카라 사이트 수를 늘리기 위해 읽기 라인의 수를 늘리면 읽기 라인을 통해 열 유입이 증가하여 냉각 장치를 강화하여 전체 측정 장치의 부피, 전력 소비 및 가격이 증가해야합니다 이번에 개발 된 기술에는 여러 개의 실온 신호 처리 장치를 병렬로 작동하여 모든 바카라 사이트의 정보를 각 실온 처리 장치에 대해 다른 주파수 대역으로 변환하고 단일 판독 라인에 함께로드하는 것입니다 로드 할 바카라 사이트의 수가 극적으로 증가했으며 초전도 검출기가 사용됩니다분석 바카라 사이트 현미경, 방사선 분광계,광자 현미경와 같은 측정 시간이 예상됩니다 소형화, 전력 소비 및 비용 효율성뿐만 아니라 단축됩니다
이 기술의 세부 사항은 2018 년 2 월 1 일 (현지 시간)에 Academic Journal에서 확인할 수 있습니다초전도 과학 및 기술에 게시
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그림 1 : 초전도 감지기의 바카라 사이트 수와 실온에서 매우 극저온 온도로의 열 유입 사이의 관계
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초전도 검출기는 저주파 자기장입니다millimeter waveX-Ray/Gamma Ray소음이 적고 실온에서 작동반도체감지기 등을 능가하기 때문에Magnetoencephalography,MagnetocardImeter, 분석 바카라 사이트 현미경, 천문 관찰 수신기 등에 사용되는 10671_10733 |감지 효율2-3 주문이 낮습니다 그러므로,소수의 바카라 사이트을 스캔하는 동안 이미징| 및 측정 시간은 일반적으로 실내 온도 검출기보다 약 2 배 더 길다 이러한 문제를 해결하려면 검출기의 바카라 사이트 수를 늘려야합니다 그러나, 매우 낮은 온도에 배치 된 멀티 바카라 사이트 감지기를 실온 신호 처리 장치에 연결하고 이들을 병렬로 연결함으로써 배선의 수가 증가하면 바카라 사이트의 수가 증가하고 배선을 통한 열 유입이 증가합니다 (그림 1 : 점선 A) 따라서 극저온 냉장고 (크기 또는 대형 크기 증가)를 강화해야하며, 탐지기 시스템은 전력 소비를 증가시키고 가격이 상승 할 수 있습니다 또한, 초전도성은 다중 바카라 사이트 신호를 매우 낮은 온도에서 각 바카라 사이트마다 다른 주파수로 변환하고 배선 수를 줄이기 위해 다중화하는 데 사용됩니다주파수 다중 읽기 회로또한 연구되었지만 선행 기술을 사용하면 단위당 1,000 개 이상의 여러 바카라 사이트을 만드는 것은 어려웠습니다 그러나, 초전도 검출기로부터 1,000 바카라 사이트을 수집 할 수 있다면, 상업적으로 이용 가능한 반도체 검출기와 동등한 광고 영역을 수용하는 광을 수신하고 동일한 측정 시간에 비교할 때 훨씬 더 나은 분광 성능을 달성 할 수있다 이는 자재 평가를위한 분석기의 혁신적인 목표 인 높은 재료 식별 기능과 높은 처리량 (단위 시간당 데이터 처리 기능)을 모두 달성 할 것으로 예상됩니다
AIST와 도쿄 대학교는 일반 목적 구성 요소를 갖춘 초전도 탐지기의 출력 빈도를 공동으로 처리합니다마이크로파및 하나의 판독 라인에서 각 바카라 사이트에 대해 다른 주파수를 갖는 다중화 신호로 결과를 초래합니다
이 연구 개발은이 이니셔티브의 일부이며 과학 연구를위한 과학 보조금 홍보를위한 일본 협회 (FY2015-FY2017)로부터 지원을 받았습니다
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그림 2 : 정보 양을 물의 양과 비교하는 마이크로파 밴드 주파수 멀티플렉싱 회로의 그림 다이어그램 : (a) 기존 유형 (b) 새 모델
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마이크로파 밴드 주파수 다중 판독 회로에서, 초전도 검출기의 저주파 출력은 일시적으로 소형 장비에서 낮은 노이즈 처리가 발생하는 바카라 사이트 레인지 대역으로 일시적으로 증가하고, 일부 신호 처리 및 증폭 후에,이를 실온 처리 장치에서 신호 처리를위한 저주파로 되돌아갑니다 도 1에 개략적으로 도시 된 바와 같이 2, 기존의 마이크로파 밴드 주파수 멀티플렉싱 판독 회로 (도 2 (a))에서, 실온 처리 장치의 제약은 다중화 될 수있는 픽셀의 수를 제한한다 이 제약을 제거하기 위해, 이전에 단일이었던 저주파와 마이크로파 사이의 전환을위한 표준 주파수는이 기술의 각 실온 처리 장치에 대해 별도의 값으로 설정되었습니다 광범위한 주파수 대역에서 전기 신호로 변환되므로 각 주파수 대역에 대한 다중 실온 처리 장치를 병렬화 할 수있어 모든 픽셀의 신호가 단일 읽기 라인에서 처리 될 수 있습니다
새로운 다중 읽기 회로의 특정 구성은도 1에 개략적으로 도시되어있다 2 (b)는 그림에 도시되어있다 3이 판독 회로는 다이어그램 중앙의 정사각형 점선으로 둘러싸인 극저온 회로와 회로 외부의 실온 처리 장치의 복수 (n)로 구성됩니다 N임의의 파형 생성기m, 각각의 다른 유형의 저주파 신호를 생성하고 각 신호는주파수 업 콘버터그룹의 바카라 사이트 레인지로 변환 또한, 초전도 검출기에 연결된 초전도 다중 변수 칩 내에서, 이들 N x M 유형의 마이크로파 신호의 진폭 및 주파수는 각 픽셀의 신호의 크기에 기초한다변조이 2 단계 멀티플렉싱은 모든 픽셀의 모든 신호를 다른 주파수의 마이크로파 신호로 변환 할 수있게하므로 하나의 배선을 통해 바카라 사이트 레인지 신호를 극도의 극저온 회로에 도입 할 수 있으며, 모든 신호를 하나의 판독 라인을 사용하여 실온 측면으로 추출 할 수 있습니다 추출 된 신호는 실온 처리 장비 그룹에서 나온 것입니다주파수 다운 컨버터그룹 및AD 변환기그룹은 저주파 디지털 신호로 변환되어 컴퓨터로 가져갑니다 처음 에이 방법에 문제가 된 실온 처리 장치 사이의 신호 간섭은 주파수 특성을 가진 필터 그룹을 사용하여 방지 할 수 있습니다 결과적으로, 저주파 마이크로 웨이브 주파수 변환 동안 인접한 기준 주파수의 간격이 줄어들고 단일 판독 라인에서 다중화 된 바카라 사이트의 수를 증가시킬 수 있음이 세계적으로 처음으로 밝혀졌습니다 또한이 방법의 프로토 타입으로서, 우리는 하나의 극저온 냉각 장치, 2 개의 실내 온도 신호 처리 장치 및 이들 장치를 연결하는 배선으로 장착 된 극저온 회로로 구성된 가장 기본적인 테스트 장치를 제조했으며, 정상적으로 작동하고 있으며, 우리는 또한 노이즈 및 기타 중요한 독서 회로를 제조하고 있음을 확인했습니다Pixel-to-Pixel Crosstalk기존의 방법보다 열등하지 않습니다
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| 그림 3 : 새로운 마이크로파 밴드 주파수의 구성 다중 판독 회로 개발 |
기존의 다중화 방법에서, 대략 1,000 개의 픽셀 신호 (그림 1 : 점선 B와 점선 D의 비교)에 3 개 이상의 동일한 극저온 냉장고가 필요하지만, 수백 픽셀의 초전도 검출기에 현재 멀티플렉싱 방법을 적용함으로써 멀티플렉싱의 전망을 얻었습니다 (그림 1 : 단단한 라인 C 및 점선 선의) 다중 칩, 일반 목적 바카라 사이트 레인지 구성 요소 및 상업적으로 이용 가능한 작은 극저온 냉장고 (3 단계 200V, 전력 소비 7kW, 대략적인 치수 : 너비 40cm x 깊이 30 cm x 높이 60 cm)
그림 4는 여러 판독 회로에 대한이 연구의 특성과 발전을 요약하고 있으며, 이는 일반화에 기여할 것으로 예상되며 초전도 검출기의 특징을 활용합니다 무화과 도 4 (a)는 방사성 물질 (방사선 소스로서 작용하는 물질에 고유 한 값)에 의해 방출 된 광자 당 에너지에 대한 초전도 검출기 (파란색) 및 반도체 검출기 (RED)의 출력 (검출 된 광자 수)을 보여준다 그림 4 (b)는 재료 식별 (조성, 기능)의 불확실성과 방사선 측정 중 측정 시간 사이의 관계를 보여줍니다 도 4 (c)는 초전도 검출기를위한 극저온 냉각 장치의 단순화를 보여 주며, 현재 기술을 적용함으로써 달성 할 수있다 그림 4 (d)는 현재 기술을 적용하여 측정 시간을 줄이고 전력 소비 감소가 될 수있는 초전도 검출기의 적용 예를 보여줍니다 이번에 개발 된 판독 회로는 여러 바카라 사이트의 장기적인 과제의 조합에 기여할 것으로 예상되며, 초전도 감지기의 우수한 재료 식별 기능 (그림 4 (a))뿐만 아니라 소형화, 전력 소비 및 낮은 측정 기기 (그림 4 (c))를 활용할 것으로 예상됩니다 (그림 4 (c))
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| 그림 4 : 초전도 탐지기의 기능을 활용하면서 일반화에 기여할 새로운 다중 읽기 기술의 개발 |
우리는 이번에 개발 된 판독 회로의 작동을 실제로 다중 바카라 사이트 초전도 검출기와 결합하여 보여줄 것입니다 예를 들어,도 4 (d)에 도시 된 초전도 검출기를 사용한 광자 현미경 (2017 년 4 월 5 일에 AIST 언론의 애니메이션)에 적용 할 수 있다면 이미징 시간이 1/100으로 줄어들 수 있습니다