2014 Fiscal Year Annual Research Report
大気チェレンコフ光の収集効率改善による次世代ガンマ線望遠鏡CTAの高感度化
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25707017
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
奥村 曉 名古屋大学, 太陽地球環境研究所, 助教 (90645011)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ガンマ線天文学 / 宇宙線物理学 / 光学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では Cherenkov Telescope Array (CTA) 計画で使用する望遠鏡の大気チェレンコフ光収集効率を高めるため、焦点面カメラに設置する集光装置の新規開発を進めている。初年度と 2 年目の開発を通じ、収集効率の向上に必要なための光学シミュレータの整備、収集効率測定のための実験環境の整備、集光装置形状の決定とプラスチック射出成形によるコーンの製作、およびコーン内面に使用するプラスチックフィルムの開発を当初の予定通り終えた。また焦点面カメラに使用する光電子増倍管の光収集効率の入射角度依存性の測定や、プラスチックフィルムの反射率の角度依存性も実測し、より精度の高い光線追跡シミュレーションを行えるようになった。
本年度作成したプラスチックフィルムの反射率は 300 nm から 600 nm の波長範囲と 20 度から 70 度の入射角度で反射率 96% 以上を達成し、従来の望遠鏡で使われていた集光装置の反射率より 5% 程度高い性能を示していることが分かった。またプラスチック成形も完了したため、次年度はプラスチックフィルムと集光装置の量産を開始し、望遠鏡の試作カメラに搭載して統合試験まで進められる予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
これまでの研究で集光装置のプラスチック射出成形や反射フィルムの試作に成功し、フィルムの反射率も 20 から 70 度の入射角度で 96% 以上に達しており、計画通りの性能が得られた。またプラスチックコーンへのフィルム貼付け作業も間もなく開始する予定であり、当初の計画通りに研究が進行している。集光装置の性能をシミュレーションするための光線追跡ソフトウェアの開発も行い、実測とシミュレーションで良い一致を見せていることを確認した。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の計画に比べて反射フィルムの製造費用が 2 倍程度かかっており、これを量産効果でいかに落として行くかが課題である。試作フィルムでは数十層の多層膜コートを用いたが、この数を落として多少の反射率を犠牲にしてでも、製造費用を低減させる努力が必要である。また量産時に 1800 個の集光装置の製作が必要であるが、これを以下に素早い作業で製作するかの工夫も必要であり、今年度の早い時期に作業内容の検討が必要である。
今年度はまず 150 個程度の集光装置を製作し、その中から 133 個を選別して CTA 大口径望遠鏡用の「ミニカメラ」としての試験を開始する予定である。このミニカメラでの性能評価や単体での性能評価を行った後、1700 個の集光装置を追加生産し、合計 1855 個の集光装置を揃え大口径望遠鏡の初号機に搭載する計画である。
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| Causes of Carryover |
反射フィルムの量産にまだ入っておらず、三ヶ月程度の遅れが発生したため
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
H 27 年度前半に反射フィルムを製造するために使用する
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