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2015 Fiscal Year Research-status Report

最新の化学強化ガラスを用いたCTA大口径望遠鏡用超軽量型分割鏡の開発

Research Project

Project/Area Number 15K17640
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

林田 将明  東京大学, 宇宙線研究所, 助教 (60705177)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2017-03-31
Keywords高エネルギーガンマ線
Outline of Annual Research Achievements

我々はこれまで、Cherenkov Telescope Array(CTA)計画における大口径望遠鏡の主鏡を構成する分割鏡を開発してきたが、本研究では、最新の化学強化ガラスを用いて、この分割鏡をより軽量な鏡に発展させることを目的としている。より軽量な鏡が実現できれば、作業の効率性・安全性の向上に加え、望遠鏡の構造上の動的な歪みの一層の抑制が期待でき、特に短時間で放射強度が激しく変動する天体の観測、例えばガンマ線バーストや活動銀河核(ブレーザー)のフレア等に対してより精度の高い安定した観測が期待できる。本年度は、この化学強化ガラスに「旭硝子」社製の「Dragontrail X」を採用し、50cm×50cmの小型試作鏡を作成した。ガラスの厚さは1.3mmと2.0mmの二種類を用いた。小型試作鏡は、60mm厚のアルミハニカムをガラスで前後から挟む構造、また表面形状は曲率半径56mの球面となっており、これら構造・形状はCTA大口径望遠鏡で実際に使用する分割鏡と同じである。この試作鏡の表面形状を、宇宙線研究所に導入した「Phase Measuring Deflectimetory(PMD)法」により測定し性能評価した。鏡面精度は理想球面からのズレが大部分が20μm以内に収まっており、目標の精度に達している事が確認できた。また、ガラス衝撃耐久性の試験として、CTAの環境試験マニュアルに沿って、金属製の玉の落下テストを3パターン実施し、その後の表面ガラス変形具合を評価した。2.0mm厚のガラスでは大きな問題はなかった一方、1.3mm厚の場合、一番厳しい条件(3cmの100gの玉を50cm上から10回落下)にて、50μm以上の変形が見られた箇所があった。この条件は要求仕様を超えたものではあるが、個性による違いも含め性能を再確認するために、ガラス衝撃耐久性試験を再度実施することとし、1.3mm 厚の小型試作鏡をもう一枚作成した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

研究計画の通りに、2.0mm厚、1.3mm厚の化学強化ガラスを用いた小型試作鏡を作成し、鏡面精度試験と表面のガラス衝撃耐久性の試験を実施することができた。「Phase Measuring Deflectimetory法」を用いた数μm精度のガラス表面形状測定により、化学強化ガラスを用いた小型試作鏡に対して鏡面精度とガラス衝撃耐久試験を実施し、定量的な性能評価を行うことができた。これらはCTA大口径望遠鏡用の分割鏡を製作するために必要不可欠な性能評価試験であり、予定通りに実施出来た。今後の超軽量分割鏡の最終的な構成・仕様決定のためにおおむね順調に進展している。

Strategy for Future Research Activity

ガラス衝撃耐久性を新しく作成した1.3mm厚の化学強化ガラスを用いた小型試作鏡に対して行い、これまでの結果も含めて性能を評価する。その評価に基づいてよりより大きな分割鏡を一枚作成して、PMD法を用いた鏡面精度試験や環境試験により、CTA望遠鏡に使用する分割鏡として要求仕様を満たしているか性能を評価する。また、0.7mm厚の化学強化ガラスを用いた小型試作鏡を作成し、同様に鏡面精度やガラス衝撃耐久性の試験を行う。これらの結果に基づいて、例えば、0.7mm厚では耐久性が不足している等の結論になった場合は、1.3mm厚または2.0mm厚を検討し、CTA大口径望遠鏡用超軽量型分割鏡の最終仕様を決定する。

Causes of Carryover

1.3mm厚の化学強化ガラスの小型試作鏡を用いたガラス衝撃耐久性の性能評価を優先し、大型試作鏡の作成を次年度に持ち越したため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

ガラス衝撃耐久性の確認試験実施後、早期に大型の試作鏡を作成する。その後は当初の計画通り、より薄い0.7mm厚を用いた小型鏡の作成また大型鏡の性能評価のための測定装置の整備を行う。また研究発表やCTAコラボレーション会議、研究打ち合わせのための旅費としても使用する予定である。

  • Research Products

    (7 results)

All 2016 2015

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Rapid Variability of Blazar 3C 279 during Flaring States in 2013-2014 with Joint Fermi-LAT, NuSTAR, Swift, and Ground-Based Multiwavelength Observations2015

    • Author(s)
      Hayashida, M., Nalewajko, K., Madejski, G. M., et al.
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 807 Pages: 79

    • DOI

      10.1088/0004-637X/807/1/79

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] The Optical system for the Large Size Telescope of the Cherenkov Telescope Array2015

    • Author(s)
      M. Hayashida, K. Noda, M. Teshima, U. Barres de Almeida, M. Chikawa, N. Cho, S. Fukami, A. Gadola, Y. Hanabata, D. Horns, C. Jablonski, H. Katagiri, M. Kagaya, M. Ogino, A. Okumura, T. Saito, R. Stadler, S. Steiner, U. Straumann, A. Vollhardt, H. Wetteskind, T. Yamamoto and T. Yoshida for the CTA Consortium
    • Journal Title

      Proceedings of Science (the 34th International Cosmic Ray Conference)

      Volume: PoS(ICRC2015) Pages: 927

    • Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] CTA 報告107:CTA大口径望遠鏡用分割鏡の性能評価2016

    • Author(s)
      長紀仁, 林田将明, 稲田知大、他CTA-Japan consortium
    • Organizer
      日本物理学会第71回年次大会
    • Place of Presentation
      東北学院大学(宮城県・仙台)
    • Year and Date
      2016-03-19 – 2016-03-22
  • [Presentation] CTA 大口径望遠鏡初号機の光学系開発状況と性能評価2015

    • Author(s)
      林田将明 他 CTA-Japan Consortium
    • Organizer
      日本天文学会2015年秋季年会
    • Place of Presentation
      甲南大学(兵庫県・神戸市)
    • Year and Date
      2015-09-09 – 2015-09-12
  • [Presentation] The Optical system for the Large Size Telescope of the Cherenkov Telescope Array2015

    • Author(s)
      Hayashida, M., Noda, K., Teshima, M., et al. for the CTA Consortium
    • Organizer
      The 34th International Cosmic Ray Conference (ICRC2015)
    • Place of Presentation
      Hague (Netherlands)
    • Year and Date
      2015-07-30 – 2015-08-06
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Multi-wavelength observations of blazar 3C 279 during flaring states in 2013-2014 and a stochastic electron acceleration model2015

    • Author(s)
      Masaaki Hayashida, Krzysztof Nalewajko, Greg Madejski, Marek Sikora, Katsuaki Asano for the Fermi-LAT collaboration
    • Organizer
      14th Marcel Grossmann Meeting
    • Place of Presentation
      Roma (Italy)
    • Year and Date
      2015-07-12 – 2015-07-18
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Diversity of Multi-wavelength Behavior of Relativistic Jet in 3C 279 Discovered During the Fermi Era2015

    • Author(s)
      Masaaki Hayashida
    • Organizer
      Relativistic Jets: Creation, Dynamics, and Internal Physics
    • Place of Presentation
      Krakow (Poland)
    • Year and Date
      2015-04-20 – 2015-04-24
    • Int'l Joint Research / Invited

URL: 

Published: 2017-01-06  

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