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

2023 Fiscal Year Research-status Report

高エネルギー宇宙を拓く硬X線望遠鏡の開発

Research Project

Project/Area Number 21K18152
Research InstitutionEhime University

Principal Investigator

粟木 久光  愛媛大学, 理工学研究科(理学系), 教授 (30252414)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 鈴木 浩文  中部大学, 工学部, 教授 (20282098)
Project Period (FY) 2021-07-09 – 2025-03-31
KeywordsX線反射鏡 / CFRP / 超精密加工
Outline of Annual Research Achievements

宇宙は活動的な現象に満ちており、X線を使った宇宙観測は活動的宇宙の解明に大きく貢献してきた。その中で、X線望遠鏡を用いた撮像観測は大きな役割を果たしてきた。しかし、X線望遠鏡、特に硬X線望遠鏡の製作は難しく、大面積での高角度分解能化は、いまだ、道半ばというのが現状である。本研究では、NuSTARの角度分解能を超えた過去最高の反射鏡を作成すること(ステップ1)、さらには、その上を行く10秒角の結像性能をもった望遠鏡の製作に挑戦すること(ステップ2)である。
令和5年度は、令和4年度に気づいたサブミクロンサイズの異物付着に起因したガラス表面凹凸を除去するために、ガラス表面の洗浄を工夫を行った。その結果、CFRP平板ミラーでは100mm四方あたり数個程度まで凹みを減少させることができた。現在、この手法のウォルター形状CFRPミラーへの適用を試みている。ステップ2では、反射鏡全面で高形状精度を実現する必要がある。このためには(1)回転二次曲面から構成されるウォルター形状を周方向に分割するのではなく、1周鏡として製作すること、そして、(2) 出来上がった反射鏡を望遠鏡筐体の中に精度良く配置する必要がある。(1)の開発は企業と共同で着手しており、実現可能な方法が企業より1つ提案され試作されている。現在、より精度の良いものを目指して検討を進めている。次に(2)の方法としてASTRO-H衛星搭載硬X線望遠鏡で実施したアライメントバーの精密調整法を実施する。精密調整法ではピエゾ素子を用いてアライメントバーを押し引きすることで、反射鏡の位置をミクロン以下の精度で調整する。現在、精密調整法を望遠鏡筐体に取り込むように設計を進めている。また、金型の形状精度を改善する手法を検討し、その成果を報告した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

10秒角の結像性能を持った多重薄板型望遠鏡製作技術は未だ確立していない。我々はステップ2を目指し課題を明らかにし歩を進めている状況である。
令和5年度は令和4年度に立てた方針(高角度分解能化には表面の凹みを減少させることが近道)に基づき研究を進め、ガラス洗浄法の改善が凹みの減少に効果的であることを実証した。洗浄法の改善によるガラスの表面粗さの劣化が懸念されたが、X線反射率の測定では洗浄後の表面粗さ~1nm(暫定)であることを確認している。
また、ステップ2を実現するには、反射鏡全面で高形状精度を実現する必要がある。ASTRO-Hで採用されたセグメント鏡では、周方向に端があるために薄板ガラスを貼り付けた際に、スプリングバックの影響がでやすく、端の部分で結像性能が悪くなることが予想される。そこで、我々は、周方向に端のない1周鏡の開発に企業と共同で着手している。実現可能な方法が1つ提案され試作されたところである。この1周鏡とハウジング内への精密位置決め法により、ステップ2を目指す要素が揃うことになる。

Strategy for Future Research Activity

現在、ウォルター形状に適用するためにガラス貼付けで使用する接着剤の条件を詰めているところである。この条件が整い次第、1周ウォルター鏡に適用する。望遠鏡筐体の設計は5月中頃には終了する予定であり、6月末を目処に加工を外注する。望遠鏡筐体を使うことで、筐体に格納した状態でのウォルター鏡の性能評価が可能となる。9月末頃までに試作品(1号)を製作し、可視平行光源を用いた性能評価を実施する。その後、宇宙科学研究所にてX線を用いた性能評価を実施する予定である。その評価結果を受けて試作品2号を製作し、翌年にX線を用いた評価を実施する。ウォルター鏡の開発は企業との共同開発で行い、配置の精密調整とX線を用いた評価は愛媛大学で実施する。
金型の超精密加工は本研究をさらに発展させる上で重要である。中部大学が中心となり、よりレベルの高い超精密加工を実施する上での課題とその対応策について調査する。

Causes of Carryover

ウォルター形状のCFRP基板の成形を年度末近くに企業へ依頼した。1周鏡の場合、金型からの離型が難しいこと、企業にとって1周鏡の成形経験が少なかったことから、成形に時間がかかり、依頼していた商品の納入が4月後半へと遅れた。この経費と1周鏡関連の経費が次年度への繰越となった。

  • Research Products

    (7 results)

All 2024 2023

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] 傾斜切削による無電解Ni-Pめっき金型の表面粗さの改善2023

    • Author(s)
      中川恒裕,鈴木浩文,岡田 睦,鈴木朗洋,森田晋也,山形 豊
    • Journal Title

      精密工学会誌

      Volume: 89 Pages: 501-505

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 無電解Ni-Pの超精密旋削における単結晶ダイヤモンド工具の摩耗 -ダイヤモンドの品質が工具摩耗に与える影響-2024

    • Author(s)
      鈴木浩文,古木辰也,三浦勝弘,由井明紀,森泉利之,粟木久光
    • Organizer
      2024年度精密工学会春季学術講演会
  • [Presentation] X 線ミラー成形金型の超精密切削  - 工具・測定センサの位置決め誤差が形状精度に与える影響-2023

    • Author(s)
      鈴木浩文,樋口 峻,古木辰也,三浦勝弘,粟木久光,森田晋也
    • Organizer
      2023年度砥粒加工学会学術講演会
  • [Presentation] ウォルター型X線望遠鏡金型の超精密切削 - フラットバイトを用いた傾斜切削による高精度・高能率加工 -2023

    • Author(s)
      鈴木浩文,樋口峻,古木辰也,難波義春,三浦勝弘,粟木久光,森田晋也,山形 豊
    • Organizer
      2023年度精密工学会秋季学術講演会
  • [Presentation] 宇宙硬X線観測からのスーパープレッシャー気球への期待2023

    • Author(s)
      粟木久光, 斉藤 芳隆, 松本 浩典, 石村康生, 宮下 朋之
    • Organizer
      第67回宇宙科学技術連合講演会
  • [Presentation] 天体観測用気球実験に向けた構造系と指向系の開発I2023

    • Author(s)
      粟木久光, 斉藤 芳隆, 松本 浩典, 石村康生, 宮下 朋之, 高橋 弘充, 古澤 彰浩, 田中 宏明
    • Organizer
      大気球シンポジウム
  • [Presentation] Ultraprecision cutting of Ni-P plated mold for X-ray mirror2023

    • Author(s)
      Shun Higuchi, Hirofumi Suzuki, Tatsuya Furuki, Katsuhiro Miura, Hisamitsu Awaki, Shinya Morita
    • Organizer
      25th International Symposium on Advances in Abrasive Technology
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2024-12-25  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi