Ultra-Precise X-ray Imaging based on Nano Manufacturing and Measurement Technology for Revealing Dynamics of the Solar Corona

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26247031
• Research Institution: Japan Aerospace EXploration Agency
• Principal Investigator: 坂尾 太郎 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (00225781)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 太陽物理学 / X線結像光学 / ナノ加工 / ナノ計測 / スペースオプティックス

Outline of Annual Research Achievements

平成28年度に、8 keVの平行X線に対するミラーの集光コアサイズがFWMHで0.1秒角、HPDでも0.2秒角以下という、天文観測用途に向けたX線ミラーとして世界最高レベルの性能を持つWolter表面を創成することに成功した。一方、ここで創成した高精度Wolter表面は、研磨・計測機器にほぼ正対する水平な領域であり、比較的小さなサイズ(回転放物面部・回転双曲面部とも、光軸方向32.5mm × 円環方向10mm)にとどまる。これは明るい太陽フレアの観測には十分であるが、太陽コロナのより暗い対象まで観測するにはミラー面積の拡大が必要となる。
急峻な斜面をなすミラー円環方向への面積拡大を目指し、平成29年度は、研磨・計測に困難が予想された傾斜角約10度の円環側面に対して、これまでに獲得した研磨・計測手法を適用したWolter表面の試作研磨を行なった(領域の大きさは、放物面・双曲面とも32.5mm × 6mm)。10 keV程度までX線反射率を確保するため、試作ミラーに対し従来の白金蒸着に替えてイリジウムのスパッタリング成膜を施し、SPring-8にてX線評価計測(8 keV)を実施した。この急峻領域の結像性能は、集光コアサイズがFWHMで0.2秒角と水平領域に比べてやや劣るものの、HPDサイズは0.2秒角とほぼ同等の性能を示した。また、急峻領域からの結像では若干の非点収差が見られたが(面外集光で約1%の焦点距離ずれ)、結像性能に大きな支障はない。このことにより、傾斜角±10度までの円環面を精密研磨する技術的な目処が立ち、スペース太陽X線観測のための精密大型Wolterミラー実現に向けた技術的基盤を獲得することに成功した。

Research Progress Status

平成29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] 将来太陽観測に向けた高精度斜入射X線ミラーの開発研究 (2018)
  • Author(s): 坂尾太郎, 松山智至, 後藤拓実, 山田純平, 安田周平, 山内和人, 香村芳樹, 木目歩美, 末松芳法, 成影典之, 石川真之介
  • Journal Title: 第18回宇宙科学シンポジウム 講演集 Volume: － Pages: －
  • Open Access
• [Journal Article] Development of precision Wolter mirrors for solar x-ray observations (2017)
  • Author(s): Sakao, T., Matsuyama, S., Goto, T., Yamada, J., Yasuda, S., Yamauchi, K., Kohmura, Y., Kime, A., Miyake, A., Maezawa, T., Hashizume, H., Suematsu, Y., Narukage, N., and Ishikawa, S.
  • Journal Title: Proceedings of SPIE Volume: 10386 Pages: －
  • DOI: 10.1117/12.2273507
• [Presentation] 将来太陽観測に向けた高精度Wolterミラーの研究 (2019)
  • Author(s): 坂尾太郎, 松山智至, 山田純平, 井上陽登, 萩原拓, 山内和人, 香村芳樹, 末松芳法, 成影典之, 石川真之介
  • Organizer: 第19回宇宙科学シンポジウム
• [Presentation] 太陽X線観測に向けた高精度斜入射ミラー開発研究の状況 (2) (2019)
  • Author(s): 坂尾太郎, 松山智至, 山田純平, 井上陽登, 萩原拓, 山内和人, 香村芳樹, 末松芳法, 成影典之, 石川真之介
  • Organizer: 日本天文学会2019年春季年会
• [Presentation] 将来太陽観測に向けた高精度斜入射X線ミラーの開発研究 (2018)
  • Author(s): 坂尾太郎, 松山智至, 後藤拓実, 山田純平, 安田周平, 山内和人, 香村芳樹, 木目歩美, 末松芳法, 成影典之, 石川真之介
  • Organizer: 第18回宇宙科学シンポジウム
• [Presentation] Precision Wolter mirrors for future x-ray observations of the Sun (2018)
  • Author(s): Sakao, T., Matsuyama, S., Goto, T., Yamada, J., Inoue, T., Hata, K., Yamaguchi, H., Yamauchi, K., Kohmura, Y., Kime, A., Miyake, A., Miyazawa, T., Hashizume, H., Suematsu, Y., Narukage, N., and Ishikawa, S.
  • Organizer: SPIE Optics + Photonics, Conference 10760
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 太陽X線観測に向けた高精度斜入射ミラー開発研究の状況 (2018)
  • Author(s): 坂尾太郎, 松山智至, 山田純平, 井上陽登, 波多健太郎, 山口浩之, 萩原拓, 山内和人, 香村芳樹, 末松芳法, 成影典之, 石川真之介
  • Organizer: 日本天文学会2018年秋季年会
• [Presentation] Development of Precision Sub-Arcsecond-Resolution Wolter Mirrors for Future X-ray Observations of the Sun (2017)
  • Author(s): Sakao, T., Matsuyama, S., Goto, T., Yamada, J., Yasuda, S., Yamauchi, K., Kohmura, Y., Kime, A., Suematsu, Y., Miyake, A., Maezawa, T., and Hashizume, H.
  • Organizer: International Conference on X-ray Optics and Applications 2017
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Development of precision Wolter mirrors for solar x-ray observations (2017)
  • Author(s): Sakao, T., Matsuyama, S., Goto, T., Yamada, J., Yasuda, S., Yamauchi, K., Kohmura, Y., Kime, A., Miyake, A., Maezawa, T., Hashizume, H., Suematsu, Y., Narukage, N., and Ishikawa, S.
  • Organizer: SPIE Optics + Photonics, Conference 10386
  • Int'l Joint Research