DLCとCFRPを用いた湾曲結晶型X線分光偏光計の開発

• Project/Area Number: 17K05403
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Astronomy
• Research Institution: Japan Aerospace EXploration Agency
• Principal Investigator: 飯塚 亮 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 招聘職員 (50548120)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000); Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2018: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2017: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
• Keywords: X線偏光計 / CFRP / DLC / 湾曲結晶 / X線天文学

Outline of Annual Research Achievements

偏光は、電磁波の放射の空間分布、波長分布、時間変動とならんで天体の物理状態を探るための重要な情報源である。偏光X線は、高エネルギー現象に携わる極限天体周辺の構造や放射メカニズムを決定する鍵になることが 期待され、特に、ブラックホールの時空構造や存在証明が直接観測できると考えられる。ところが実際は、1970年代にカニ星雲から有意なX線偏光が検出されて、30年観測的成果がない。そこで、私はX線天文学の新たな局面を切り開くために、回転放物面基盤にCFRPを用い、DLC蒸着によって曲げられたシリコン単結晶を貼ることで 、鉄輝線付近に特化する偏光感度の極めて高い、分光能力を有する大面積のブラッグ反射型X線分光偏光計を開発する。

1年目として、目的の回転放物面にするために、まずは精密な金属金型を製作した。それをもとに、高精度なCFRP基盤を試作をいくつかのパターンにより行なった。金型と基盤それぞれについて変位計で調べた結果、どちらもμm程度の表明形状を持つことがわかった。これにより、我々がめざす高精度なCFRP基盤となることがわかった。さらに、最適なパターンにより試作した基盤にシリコン単結晶を貼り合わせた際も、大きな歪みや割れなどが発生もなく、高精度の回転放物面の光学系が完成する見込みがたった。

Research Products

• [Journal Article] On-ground calibration of the Hitomi Hard X-ray Telescopes (2018)
  • Author(s): Mori H.、Miyazawa T.、Awaki H.、Matsumoto H.、et al.
  • Journal Title: Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems Volume: 4 Issue: 01 Pages: 011210-011210
  • DOI: 10.1117/1.jatis.4.1.011210
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Inorbit performance of the Hard X-ray Telescope (HXT) on board the Hitomi (ASTRO-H) satellite (2018)
  • Author(s): Matsumoto Hironori、Awaki Hisamitsu、Ishida Manabu、Furuzawa Akihiro、Yamauchi Shigeo、Maeda Yoshitomo、Mitsuishi Ikuyuki、Haba Yoshito、Hayashi Takayuki、Iizuka Ryo
  • Journal Title: Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems Volume: 4 Issue: 01 Pages: 011212-011212
  • DOI: 10.1117/1.jatis.4.1.011212
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Ground-based x-ray calibration of the Astro-H/Hitomi soft x-ray telescopes (2018)
  • Author(s): Ryo Iizuka、Takayuki Hayashi、Yoshitomo Maeda、Manabu Ishida、Kazuki Tomikawa、Toshiki Sato、Naomichi Kikuchi、Takashi Okajima、Yang Soong、Peter J. Serlemitsos、Hideyuki Mori、Takanori Izumiya、Sari Minami
  • Journal Title: Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems Volume: 4(1) Issue: 01 Pages: 011213-011213
  • DOI: 10.1117/1.jatis.4.1.011213
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] In-flight performance of the Canadian Astro-H Metrology System (2018)
  • Author(s): Gallo, Luigi C.; Koujelev, Alexander; Gagnon, Stephane; Elgin, Timothy; Guibert, Martin; Iizuka, Ryo; Ishida, Manabu; Ishimura, Kosei; Iwata, Naoko; Kawano, Taro; Lambert, Casey; Moroso, Franco; Ueno, Shiro; Yuasa, Takayuki
  • Journal Title: Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems Volume: 4 Issue: 02 Pages: 021405-021405
  • DOI: 10.1117/1.jatis.4.2.021405
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] In-flight calibration of the Hitomi Soft X-ray Spectrometer. (2) Point spread function (2018)
  • Author(s): Maeda, Yoshitomo; Sato, Toshiki; Hayashi, Takayuki; Iizuka, Ryo; Angelini, Lorella; Asai, Ryota; Furuzawa, Akihiro; Kelley, Richard; Koyama, Shu; Kurashima, Sho; Ishida, Manabu; Mori, Hideyuki; Nakaniwa, Nozomi; Okajima, Takashi; Serlemitsos, Peter J.; Tsujimoto, Masahiro; Yaqoob, Tahir
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 70 Issue: 2 Pages: 19-19
  • DOI: 10.1093/pasj/psx146
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] In-flight calibration of Hitomi Soft X-ray Spectrometer. (3) Effective area (2018)
  • Author(s): Tsujimoto Masahiro、Okajima Takashi、Eckart Megan E、Hayashi Takayuki、Hoshino Akio、Iizuka Ryo、Kelley Richard L、Kilbourne Caroline A、Leutenegger Maurice A、Maeda Yoshitomo、Mori Hideyuki、Porter Frederick S、Sato Kosuke、Sato Toshiki、Serlemitsos Peter J、Szymkowiak Andrew、Yaqoob Tahir
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 70 Issue: 2 Pages: 20-20
  • DOI: 10.1093/pasj/psy008
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The Hitomi (ASTRO-H) Soft X-ray Telescope (SXT): current status of calibration (2017)
  • Author(s): Maeda, Yoshitomo; Kikuchi, Naomichi; Kurashima, Sho; Ishida, Manabu; Iizuka, Ryo; Hayashi, Takayuki; Okajima, Takashi; Matsumoto, Hironori; Mitsuishi, Ikuyuki; Saji, Shigetaka; Sato, Toshiki; Tachibana, Sasagu; Mori, Hideyuki; Christensen, Finn; Brejnholt, Nicolai; Nitta, Kiyofumi; Uruga, Tomoya
  • Journal Title: Proceedings of the SPIE Volume: 10399 Pages: 25-25
  • DOI: 10.1117/12.2275605
  • Int'l Joint Research
• [Journal Article] The Hitomi (ASTRO-H) hard x-ray telescope (HXT): current status of calibration (2017)
  • Author(s): Awaki Hisamitsu、Kunieda Hideyo、Matsumoto Hironori、Ishibashi Kazunori、Tamura Keisuke、Tawara Yuzuru、Mitsuishi Ikuyuki、Furuzawa Akihiro、Miyazawa Takuya、Ishida Manabu、Maeda Yoshitomo、Iizuka Ryo、Yamauchi Shigeo、Haba Yoshito、Sugita Satoshi、Yoshida Tessei、Okajima Takashi、Mori Hideyuki、Hayashi Takayuki
  • Journal Title: Proceedings of SPIE Volume: 10399 Pages: 26-26
  • DOI: 10.1117/12.2272844
• [Journal Article] An angular-resolution booster on the broadband X-ray telescope system (2017)
  • Author(s): Maeda, Yoshitomo; Iizuka, Ryo; Sato, Toshiki; Ishida, Manabu; Hayashi, Takayuki; Nakamura, Ryoko
  • Journal Title: Proceedings of the SPIE Volume: 10399 Pages: 62-62
  • DOI: 10.1117/12.2273466
• [Presentation] JAXA 宇宙科学研究所標準平行X線光源室用可視光平行光源の立ち上げと性能評価 (2018)
  • Author(s): 浅井龍太, 中庭望, 倉嶋翔, 佐藤寿紀, 武尾舞, 石田学 (首都大/宇宙研), 飯塚亮, 前田良知 (宇宙研)
  • Organizer: 日本天文学会2018年春季年会
• [Presentation] Pt/C 多層膜ブラッグ反射による低エネルギーX線用分光器の開発 (2018)
  • Author(s): 武尾 舞, 佐藤寿紀, 中庭 望, 浅井龍太, 大橋隆哉 (首都大), 石田 學, 前田良知, 飯塚 亮 (宇宙研)
  • Organizer: 日本天文学会2018年春季年会
• [Presentation] 恒星フレア研究のための中央大学36cm望遠鏡 : SCAT の立ち上げ (2018)
  • Author(s): 河合広樹, 坪井陽子 (中央大学), 飯塚亮, 菅原泰晴 (ISAS/JAXA), 山田宗次郎 (中央大学)
  • Organizer: 日本天文学会2018年春季年会
• [Presentation] 分角のX線望遠鏡を用いた秒角の高角度分解能を持つ光学系の設計検討 (2017)
  • Author(s): 前田 良知, 浅井 龍太, 佐藤 寿紀, 飯塚 亮, 石田 学 (ISAS/JAXA), 林多佳由 (GSFC/NASA, 名古屋 大学), 池田 思朗, 森井 幹雄 (統計数理研究所)
  • Organizer: 日本天文学会2017年秋季年会
• [Presentation] 恒星フレアの軟X線とHα線放射領域の高度比 (2017)
  • Author(s): 河合広樹、坪井陽子(中央大学)、飯塚亮(ISAS/JAXA)、山田宗次郎、勝田哲、佐々木亮、中村優美 子、杉田龍斗(中央大学)
  • Organizer: 日本天文学会2017年秋季年会