高波数分解能を目指した遠赤外線冷却フーリエ分光観測装置の開発

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11640233
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 川田 光伸 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 講師 (50280558)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中川 貴雄 宇宙科学研究所, 宇宙圏研究系, 教授 (20202210) ; 佐藤 紳司 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 助手 (60192598) ; 芝井 広 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 教授 (70154234) ; 金田 英宏 宇宙科学研究所, 宇宙圏研究系, 助手 (30301724) ; 土井 靖生 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 助手 (70292844)
• Keywords: 赤外線 / フーリエ分光器 / 遠赤外線 / 分光観測

Research Abstract

フーリエ分光器を遠赤外線の天体観測に利用するためには、極低温環境下で動作することが非常に重要になる。遠赤外線は大気を透過しないこと、また大気自身が遠赤外線を放射することから、天体からの遠赤外線を観測するためには、大気を避け、上空、特に宇宙空間に観測装置を持ち込むことが理想的である。このような特殊な環境下で動作するフーリエ分光器を開発することが本研究の目的である。
フーリエ分光器を構成するためには、可動鏡の位置を測定する位置センサーが必要不可欠である。フーリエ分光器においては2光束の光路差を測定波長に対して十分精密に測定することが必要である。また、極低温下において動作しなければならない。すなわち、液体ヘリウム以下の温度で、鏡の位置を10cm程度の移動距離にわたり数ミクロンの精度で測定しなければならない。このため、精密スケールを光学的に読み取るという方式を採用した。市販の精密変移センサのスケール(目盛りピッチ4ミクロン)と、センサ部を低温でも動作可能なものに変更したものを組み合わせ、2ミクロン精度で40mmにわたって計測することが可能となった。
この変移センサと鏡の駆動機構、遠赤外線検出器を組み合わせてフーリエ分光器を構成し、極低温下でのインターフェログラムを取得しスペクトルを得ることができた。本研究により極低温下での動作が可能なフーリエ分光器の技術的な目処が得られた。より高波数分解能が可能でかつコンパクトなフーリエ分光器の構成、光学系の検討を行った。