• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2020 Fiscal Year Research-status Report

高精度微細加工によるX線光学系による時間領域天文学の革新

Research Project

Project/Area Number 20K20525
Research InstitutionKanazawa University

Principal Investigator

米徳 大輔  金沢大学, 数物科学系, 教授 (40345608)

Project Period (FY) 2020-07-30 – 2023-03-31
KeywordsX線光学系 / 微細加工 / ガンマ線バースト
Outline of Annual Research Achievements

ロブスターアイ光学系を製造する際には、主に、レーザーによる3次元微細加工、アニーリング、磁性流体研磨、X線の反射率を向上させる内壁のコーティングの各工程を経る。それぞれにおける製造パラメータの調査を、製造担当のウシオ電機社と実施した。その結果として、レーザー加工直後と比較して、研磨後の表面粗さを従来の約1/20に低減できる事を確認した。また、デザインを工夫することで加工時のクラックの発生を抑えることに成功し、その結果としてエックス線光学系としての開口率を50%にまで拡張することに成功した。
金沢大学では、ロブスターアイ光学系の性能評価を行うことを目的に、約5メートルのX線ビームラインを構築した。真空環境下で1.5から8.0キロ電子ボルトのX線を照射できるシステムとなっている。広い視野を確保するロブスターアイ光学系に対応できるよう、角度方向に回転できる微動ステージと、焦点方向の距離と結像性能の関係を評価できるようXYステージを導入した。真空環境下でこれらのシステムを駆動することと、真空チャンバ内でCMOS撮像検出器を動作できること、そしてロブスターアイ光学系の結像を確認した。これにより、基本的なX線評価システムを構築できたと言える。
また、今後の開発検証計画を策定し、次年度の夏までにロブスターアイ光学系の1号機を完成させ、その特性評価を実施した上で、同年度内に設計を最適化した2号機を製造する予定である。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

ウシオ電機社によるロブスターアイ光学系の製造プロセスの検討と、大学でのX線評価システムの構築のいずれにおいても、当初の計画通りに進行できている。特に、従来の課題であった光学系の「内壁の粗さ」を劇的に改善することができたことが製造における重要な進展であった。ただし、1つのロブスターアイ光学系を製造するために要するアニーリングの時間が長く、将来的な量産体制を構築するという目標において課題が見つかっている。
また、X線ビームライン評価システムでは低エネルギーX線を使用し、かつX線光学系の結像性能に見合った微動調整機構を導入する必要があることから、真空チャンバの製造や内部の光学ベンチ、微動ステージ、評価方法について詳細な検討を重ね、所望の性能のビームラインを構築することができた。現時点では、焦点距離方向と水平方向の微調整機構が導入できており、高さ方向(Z軸方向)は次年度に導入する予定である。
以上の理由から、おおむね順調に進展していると言える。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度の夏頃までに、ロブスターアイ光学系の1号機を製造し、X線ビームラインによる性能評価を実施する。日常的には本研究で新設したビームラインを用いるが、最終的な評価にあたっては宇宙科学研究所にある30メートルのX線ビームラインを使用することも検討している。これまでに販売されている海外製の製品と比較して、結像性能、反射効率、有効面積等の基本情報を獲得し、必要があればデザインや製造pらメータをより最適化した2号機を製造する。
金沢大学のX線ビームラインにZ軸ステージを導入することで、将来的に複数のロブスターアイ光学系を配列したときの試験を実施できるように拡張する。

Causes of Carryover

真空チャンバ内のX線評価において微動ステージを導入してきたが、Z軸ステージ2件は経費総額の都合上、導入することができなかった。令和3年度の予算と合わせて導入する予定である。

  • Research Products

    (7 results)

All 2021 2020

All Journal Article (4 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] High-z gamma-ray bursts unraveling the dark ages and extreme space-time mission: HiZ-GUNDAM2020

    • Author(s)
      Yonetoku Daisuke、Mihara Tatehiro、Doi Akihiro、Sakamoto Takanori、Tsumura Kohji、Ioka Kunihito、et al.
    • Journal Title

      Proceedings of the SPIE, Volume 11444, id. 114442Z 13 pp. (2020).

      Volume: 11444 Pages: 114442Z 13 pp.

    • DOI

      10.1117/12.2560603

  • [Journal Article] X-ray performance and simulation study of lobster eye optics2020

    • Author(s)
      Jin Li、Sakamoto Takanori、Serino Motoko、Yonetoku Daisuke、Sawano Tatsuya、Mitsuish Ikuyuki、Mihara Tatehiro
    • Journal Title

      Proceedings of the SPIE, Volume 11444, id. 114447C 12 pp. (2020).

      Volume: 11444 Pages: 114447C 12 pp.

    • DOI

      10.1117/12.2560121

  • [Journal Article] Development of a fast readout system of a CMOS image sensor for the time-domain astronomy2020

    • Author(s)
      Ogino Naoki、Arimoto Makoto、Sawano Tatsuya、Yonetoku Daisuke、Goto Hatsune、Hyeongsoon Wang、Hiraga Junko、Sakamoto Takanori、Sei Kensyo、Yatsu Yoichi
    • Journal Title

      Proceedings of the SPIE, Volume 11444, id. 114445L 7 pp. (2020).

      Volume: 11444 Pages: 114445L 7 pp.

    • DOI

      10.1117/12.2560605

  • [Journal Article] A detection algorithm for faint sources based on 1-d projection for a lobster-eye x-ray imaging system2020

    • Author(s)
      Sawano Tatsuya、Yonetoku Daisuke、Arimoto Makoto、Li Jin、Mihara Tatehiro、Ogino Naoki、Sakamoto Takanori、Serino Motoko
    • Journal Title

      Proceedings of the SPIE, Volume 11444, id. 114445K 7 pp. (2020).

      Volume: 11444 Pages: 114445K 7 pp.

    • DOI

      10.1117/12.2560604

  • [Presentation] High-z Gamma-ray Burst Unraveling the Dark Age and Extreme Space Time Mission: HiZ-GUNDAM2021

    • Author(s)
      Daisuke Yonetoku
    • Organizer
      THESEUS Conference 2021
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] High-z Gamma-ray Burst Unraveling the Dark Age and Extreme Space Time Mission: HiZ-GUNDAM の進捗2021

    • Author(s)
      米徳大輔
    • Organizer
      宇宙科学シンポジウム
    • Invited
  • [Presentation] High-z Gamma-ray Burst Unraveling the Dark Age and Extreme Space Time Mission: HiZ-GUNDAM2020

    • Author(s)
      Daisuke Yonetoku
    • Organizer
      SPIE Conference
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2021-12-27  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi