高波長分解能多膜X線望遠鏡の開発

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07454037
• Research Institution: National Astronomical Observatory
• Principal Investigator: 常田 佐久 国立天文台, 太陽物理研究系, 教授 (50188603)
• Keywords: X線多層膜 / XUV多層膜 / X線ミラー / X線望遠鏡 / 分光素子 / CCD / X線CCD / 反射防止膜

Research Abstract

本研究は、太陽観測用X線望遠鏡の主要要素であるX線多層膜とX線CCDの開発を行なうことを目的としている。多層膜鏡は、原子番号の大きい金属と小さい物質を層状に何層も蒸着したもので、ブラッグ条件を満たす波長のX線を反射するため、カセグレン光学系を組むことができる。単一温度のプラズマ成分の撮像を行なうため、波長分解能λ/Δλは、30-50程度が必要であり従来の多層膜より高い値を必要とする。多層膜X線望遠鏡が、すぐれた温度診断能力を持つ望遠鏡として使用できるかは、この分解能を達成できるかによるところが大きい。本研究では、主に高波長分解能の多層膜鏡の設計・試作・評価を行ない、多層膜鏡の最適化によりどこまで波長分解能を上げることができるかを明らかにした。吸収の小さい材料を選択しさらに、X線反射のための物質層を薄くしスペーサー物質を厚くすると、有効反射層数が増えるため、波長分解能が向上する。各種物質の光学定数の組合せを検討し、使用する層物質の組合せとそれぞれの層の厚みの比を数値シミュレーションにより最適化する作業を行ない、Ru/B_4C多層膜(λ=108Å,Γ=反射層の厚み/周期長=0.5,0.2)とSiC/Al多層膜(λ=284Å,Γ=0.5,0.2、およびλ=211Å,Γ=0.25)MoSi/Si(λ=211Å,Γ=0.25)を製作した。分子科学研究所放射光施設での測定の結果、予想通りの波長分解能が得られることを確認した。例えば、波長211Åの波長分解能λ/Δλは、25-36程度であるが、これまで報告されている15-20を大幅に上回る。また、観測上障害となるHell(304Å)輝線の反射を防止する多層膜light-trapの開発を行ない、観測波長とのrejection ratio〜1/100を達成した。また、裏面照射型X線CCDの量子効率の測定を行なった。このように、本研究にこれまでにない高い分光性能のX線多層膜の開発を行なうことができた。

Research Products

• [Publications] Nagata,S.,Tsuneta,S.,et al.: "Highwavelength resolution XUV multilayer mirror" Applied Optics. (in press). (1997)
• [Publications] Sakao,T.,Tsuneta,S.,et al.: "Japanese sounding rocket experiment with the solar XUV Doppler telescope" SPIE Proceedings. 2804. 153-164 (1996)