導電体メッシュを用いた熱赤外線天文観測用フィルターの開発

• Project/Area Number: 18740098
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Astronomy
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 宮田 隆志 The University of Tokyo, 大学院・理学系研究科, 助教 (90323500)
• Project Period (FY): 2006 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥3,600,000 (Direct Cost: ¥3,600,000); Fiscal Year 2007: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000); Fiscal Year 2006: ¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
• Keywords: 赤外線天文学 / 波長選択フィルター / 多層メタルメッシュ

Research Abstract

熱赤外線域(波長10-40um)は星間空間と星周空間の境界領域となる温度域をトレースするため、天文学上非常に重要な波長帯である。しかしながら観測はほかの波長ほど進んでいない。その一因は使える光学材料の幅が狭く、波長選択フィルターを透過材料の膜で実現するのが難しいことにある。本研究は、熱赤外線観測天文学に応用できるような波長選択フィルターを、メタルメッシュフィルターという従来とはまったく異なった方法で開発することを目標としている。平成18年度、19年度の2年に渡る研究の結果、ポリイミドを膜剤として用いたフォトエッチング法により20-40ミクロン帯で透過曲線を持つような多層メッシュフィルターが製作できることを実証的に示した。メッシュのパターン間隔は10-20ミクロン、フィルター間隔は約1ミクロン、金属膜の厚みは0.1ミクロン程度である。完成したフィルターの有効サイズは10mm×10mmであり、小型装置には問題ないレベルにある。また、このフィルターは低温(4K)環境下でも破損が起きず、実用に十分な強度を持つ。さらに、フィルターの設計方法についても研究を重ね、FDTD法による電磁解析シミュレーションで波長透過曲線をほぼ再現できることも分かった。これにより、多層メタルメッシュフィルターの設計方法、制作方法が概要で確立したことになり、天文観測への応用への道が開かれた。本成果は日本天文学会2007年春季年会で報告がなされている(酒向重行ほか、発表番号:V22a)ほか、来年6月の国際研究会SPIEでも発表を行う。