2013 Fiscal Year Research-status Report
チューナブルフィルターを用いた彩層偏光観測装置開発
Project/Area Number |
25400230
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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Research Institution | Kyoto University |
Principal Investigator |
萩野 正興 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 研究員 (90437195)
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Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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Keywords | 太陽彩層偏光観測 / チューナブル・フィルター |
Research Abstract |
近年、盛んに太陽彩層分光偏光観測が進められている。太陽フレアをはじめとする彩層のダイナミックな現象を捉えるためには高時間分解能の分光偏光観測をする必要がある。このため、高時間分解能の分光偏光観測は様々な角度から検討されているが、波長方向へのスキャン、つまりチューナブルフィルターについてほとんど検討されてこなかった。従来の分光器を用いた分光偏光観測ではスリットで太陽面をスキャンする手法のため、二次元マップを取得するのに長い時間が掛かり、空間的に広がる短時間で変化する現象を捉えることができない。しかし、波長方向へのスキャン、つまりチューナブルフィルター(以下、フィルター)が開発され、条件を満たす精度の高い偏光解析装置が開発されれば、高時間分解能の分光偏光観測についての考察が可能となる。 京都大学附属天文台で開発中の波長スキャンにより短時間に分光観測を可能にするフィルターと本研究で作成する高精度の偏光解析装置を用いて太陽彩層の偏光観測を行う。平成25年度にはこのチューナブルフィルターと組み合わせる偏光解析装置を作成する段階であった。この装置全体は偏光板・広帯域回転波長板・プレフィルター・フィルター・カメラという構成になる。この装置のもっとも重要な部分である回転機構に広帯域波長板を組み込み、角度によって異なった偏光状態が取得する。このシステムでは半回転で直線偏光(ストークスパラメータ:Q、U)と円偏光(ストークスパラメータ:V)のデータを測定できる。さらに、広帯域回転波長板を高速で回転させることにより、大気揺らぎ(シーイング)による位置ずれノイズの少ない全偏光状態のパラメータを取得できる。我々は平成25年度に本来購入予定であったものよりも高速で回転できる回転ステージを購入し、パソコンから自由に制御するソフトを作成した。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
平成25年度に行う計画は物品購入と組立であった。主な購入する物品としては回転機構と観測用カメラであった。 本研究ではNewport社の回転ステージを使うことを考えていた。偏光観測を行う上で波長板を回転させる装置の回転速度は速いほうが有利である。この回転ステージは最大速度1秒間に2回転できる。調査を進めたところ1秒間に3回転以上の回転ステージがオリエンタルモーター社にある事を知り、こちらを購入した。また本研究の解析装置は、海外などの大型太陽望遠鏡のバックエンド装置として汎用性の高いデザインを目指している。本研究で購入した回転ステージは最大の部分でも170mmと、サイズダウンした。平成25年度にはこの回転ステージを高速回転でパソコンから自由に操作するソフトを作成した。波長板を取り付けるホルダーやフィルターと組み合わせるための治具の設計も見通しがたった。回転ステージに関しては概ね順調である。 一方、観測には高速回転する回転ステージと見合った高速カメラが必要である。しかも、組み合わせるフィルターの透過率はかなり低く、十分な光量が得られないということが予想される。このため装置から発生するノイズは極力小さくなければデータがノイズに埋もれてしまう可能性がある。本研究においてプロシリカ社製のカメラを計上していたが、性能評価テストを行った結果、ノイズが大きく不向きである事が判明した。このためよりノイズの少ないカメラへの変更が必要である。当面、京都大学が所有している浜松フォトニクス社製のCMOSカメラを使用する。このカメラはノイズが少なく、1秒間に100フレームの撮像が可能である。本研究でも同様のカメラを購入したいが、データ出力量が大量で取り込むためのハイスペックパソコンが必要である。さらに、このカメラは波長板やフィルターの観測可能波長域である近赤外おいて感度がないため、引き続き調査を行っている。
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Strategy for Future Research Activity |
平成26年度は作成した偏光解析装置を京都大学附属天文台の望遠鏡に組み込み、磁場に対して敏感ないくつかのスペクトル線について太陽分光偏光観測を行う。回転ステージをコントロールするソフトは概ね完成しているので、観測ソフトに組み込んで行いたいと考えている。平成25年度に購入出来なかった観測用カメラについては京都大学附属天文台が所有している浜松フォトニクス社製のCMOSカメラを用いて観測する方向で検討している。この偏光観測により適切なカメラを購入できた場合はそのカメラに移行できるようにする。 本研究でも組み合わせて観測を行うチューナブルフィルターは次期太陽観測衛星SOLAR-Cへの計画の一環として開発されているが、まず京都大学附属飛騨天文台のドームレス望遠鏡やSMART望遠鏡に導入される予定である。平成26年度の前半に太陽望遠鏡への導入し、実際の太陽彩層の偏光テスト観測を開始する。はじめに太陽面上の強い磁力線が集中している活発な領域での偏光観測を行い、太陽観測衛星「ひので」をはじめ、他の観測装置と比較して性能評価を行いたい。 平成26年度の後半からは、実際に取得した偏光データを3次元ベクトル磁場データに変換するためのインバージョンコードの作成を考えている。我々がターゲットにしている彩層磁場に関しては、その層の持つ特徴であるダイナミックさや複雑さから現在もまだ完成したコードはなく、開発途上にある分野と言える。本研究で開発している観測システムは物理量導出に不可欠なスペクトル観測と空間的形状が把握できるイメージング観測の両方が短時間に測定できる装置を目指しているので、インバージョンコードの開発にも貢献できると考えている。
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Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
観測には高速回転する回転ステージと見合った高速カメラが必要である。しかも、組み合わせるフィルターの透過率はかなり低く、十分な光量が得られないということが予想される。このため装置から発生するノイズは極力小さくなければデータがノイズに埋もれてしまう可能性がある。本研究においてプロシリカ社製のカメラを計上していたが、性能評価テストを行った結果、ノイズが大きく不向きである事が判明し、購入を見送った経緯がある。このためよりノイズの少ないカメラへの変更が必要となった。 一方で購入予定であったNewport社の回転ステージを計上したが、実際に購入したオリエンタルモーターの回転ステージは60%ほどの価格であった。 当面、京都大学が所有している浜松フォトニクス社製のCMOSカメラを使用して研究を遂行する。このカメラはノイズが少なく、1秒間に100フレームの撮像が可能である。本研究でも同様のカメラを購入したいが、データ出力量が大量で取り込むためのハイスペックパソコンが必要である。さらに、このカメラは波長板やフィルターの観測可能波長域である近赤外おいて感度がないため、引き続き調査を行っている。 適切なカメラがない場合は、同カメラを購入する可能性がある。
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Research Products
(3 results)