NRO technical report: Number 36

Abstract

An SIS (Superconductor Insulator Superconductor) mixer is used for the astronomical millimeter radio observation because of its high sensitivity. The SIS mixer, however, must be cooled at the 4 K level, and either liquid helium or a GM (Gifford-McMahon) + JT refrigerator has been used for a long time. This paper describes the construction and experimental results of a compact SIS receiver, 720 mm in height, 260 mm in length, 260 mm in width, and 35 kg in weight. The technical point of the receiver was to adopt a 4 K GM refrigerator which used Er3Ni as a regenerator material to cool the SIS mixer. The cooling temperature of 3.4 K was achieved for the SIS mixer and the cool down time from the room temperature to the 4 K level was 4.5 hours. The power consumption for the compressor unit was 3.3 kW. This SIS receiver has been installed on the 45 meter antenna at Nobeyama Radio Observatory and used for astronomical observation for more than 3,000 hours.

SIS(超伝導体-絶縁体-超伝導体)ミキサは、その高感度のために天体ミリ波電波観測に使用されているが、4Kレベルに冷却しなければならず、液体ヘリウムやGM+JT冷凍機が長いあいだ使われていた。本文では、高さ720mm、長さ260mm、幅260mmで、重量が35kgのコンパクト形SIS受信機の構成および実験結果を示した。この受信機の技術的ポイントは、SISミキサを冷却するために冷凍機材料としてEr3Niを用いた4K GM(Gifford-McMahon)冷凍機を採用したことである。SISミキサに対して、3.4Kの冷却温度を得た。室温から4Kレベルまでの冷却時間は4.5時間であった。圧縮機ユニットの電力消費は3.3kWであった。このSIS受信機を野辺山電波観測所の45mアンテナに設置し、天体観測を行って3000時間以上経過した。