マイクロマシン技術を用いた独自の超軽量Ｘ線望遠鏡の開発と太陽系Ｘ線への展開

• 研究課題/領域番号: 26287032
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 天文学
• 研究機関: 首都大学東京
• 研究代表者: 江副 祐一郎 首都大学東京, 理工学研究科, 准教授 (90462663)
• 研究分担者: 森下 浩平 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (00511875)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 16,250千円 (直接経費: 12,500千円、間接経費: 3,750千円); 2016年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円); 2015年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2014年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
• キーワード: X線・γ線天文学 / 太陽系科学 / X線望遠鏡 / マイクロマシン技術 / X線天文学

研究成果の概要

最近のX線天文衛星によって、惑星や彗星がX線源であることが分かってきた。X線は太陽と惑星などの相互作用によって形成される磁気圏での粒子加速や大気流出を探る新手段となる。本研究では、探査衛星へ搭載可能なコンパクトかつ超軽量な望遠鏡を目指し、日本が得意とする MEMS (マイクロマシン)技術を用いた独自の望遠鏡を進展した。我々は、製作に用いる要素技術を改良し、Wolter I型望遠鏡を組み立て、鮮明なX線像の取得に成功した。並行して、天文観測の超小型衛星への搭載が決定し、望遠鏡の熱構造設計を進め、振動試験を実施し、問題がないことを確認した。加えて、イオンビームを用いた新しいX線反射鏡も実証した。

研究成果

• [国際共同研究] FEI company(米国)
• [雑誌論文] 12-inch X-ray optics based on MEMS process (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Ishikawa et al.
  • 雑誌名: Microsys. Tech. 巻: 印刷中 号: 7 ページ: 2815-2821
  • DOI: 10.1007/s00542-016-2980-6
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] X-ray evaluation of high verticality sidewalls fabricated with deep reactive ion etching (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Takeuchi et al.
  • 雑誌名: J. J. Appl. Phys. 巻: 印刷中
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] First demonstration of X-ray mirrors using focused ion beam (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Numazawa et al.
  • 雑誌名: J. J. Appl. Phys. 巻: 55 号: 6S1 ページ: 06GP11-06GP11
  • DOI: 10.7567/jjap.55.06gp11
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] First X-ray imaging with a micromachined Wolter type-I telescope (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Ogawa, Y. Ezoe, T. Kakiuchi, M. Ikuta, M. Sato, K. Nakamura, M. Numazawa, K. Takeuchi, M. Terada, T. Ohashi, I. Mitsuishi, K. Ishikawa, K. Mitsuda, K. Morishita, K. Nakajima
  • 雑誌名: Microsystem Technologies 巻: 22 号: 4 ページ: 1-16
  • DOI: 10.1007/s00542-016-2906-3
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Ray-tracing simulations for the ultra-lightweight X-ray optics toward a future jupiter exploration mission (2016)
  • 著者名/発表者名: I. Mitsuishi, Y. Ezoe, T. Ogawa, M. Sato, K. Nakamura, M. Numazawa, K. Takeuchi, T. Ohashi, K. Ishikawa, K. Mitsuda
  • 雑誌名: Advances in Space Research 巻: 57 号: 1 ページ: 320-328
  • DOI: 10.1016/j.asr.2015.08.022
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] First demonstration of an X-ray mirror using focused ion beam (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Numazawa et al.
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 未定
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 微細穴を用いた新たな宇宙X線光学系について (2015)
  • 著者名/発表者名: 江副 祐一郎、満田 和久
  • 雑誌名: 放射線 (特集 放射線分科会企画シンポジウム 放射線オプティクス) 巻: 41 ページ: 35-42
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 研究室だより：首都大学東京大学院理工学研究科物理学専攻 宇宙物理実験研究室 (2015)
  • 著者名/発表者名: 江副 祐一郎
  • 雑誌名: 電気学会論文誌E 巻: 135
  • NAID: 130004849073
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] 6.太陽系プラズマの観測技術 6.2 撮像技術 (2014)
  • 著者名/発表者名: 吉川 一朗, 吉岡 和夫, 桂華 邦裕, 江副 祐一郎
  • 雑誌名: J. Plasma Fusion Res. 巻: 90 ページ: 786-788
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] MEMS-based X-ray Optics for Astronomy, Planetary Exploration, and Earth Observation (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Ezoe, T. Ogawa, M. Sato, K. Mitsuda, H. Yamaguchi, Y. Kanamori, K. Morishita, K. Nakajima, T. Ikehara, H. Hiroshima, R. Maeda
  • 雑誌名: Proceedings of 2014 International Conference on Optical MEMS and Nanophotonics 巻: 1 ページ: 127-128
• [雑誌論文] X-ray irradiation test of A MEMS-based X-ray optic (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Ogawa, Y. Ezoe, T. Kakiuchi, M. Ikuta, M. Sato, T. Ohashi, I. Mitsuishi, K. Mitsuda, K. Morishita, K. Nakajima
  • 雑誌名: Proceedings of 2014 International Conference on Optical MEMS and Nanophotonics 巻: 1 ページ: 131-132
• [学会発表] X線による太陽系探査と超小型衛星の応用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 江副祐一郎
  • 学会等名: 深宇宙探査学シンポジウム
  • 発表場所: 東大
  • 年月日: 2017-03-28
  • 招待講演
• [学会発表] MEMS技術を用いた超軽量X線望遠鏡の開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 武内数馬ほか
  • 学会等名: 宇宙科学シンポジウム
  • 発表場所: JAXA 宇宙研
  • 年月日: 2017-01-05
• [学会発表] 地球磁気圏X線撮像を目指す GEO-X 衛星の検討現状 (2017)
  • 著者名/発表者名: 江副祐一郎ほか
  • 学会等名: 宇宙科学シンポジウム
  • 発表場所: JAXA 宇宙研
  • 年月日: 2017-01-05
• [学会発表] 超小型衛星計画 (2016)
  • 著者名/発表者名: 江副祐一郎
  • 学会等名: 高宇連ロードマップ改訂に向けたワークショップ
  • 発表場所: 首都大
  • 年月日: 2016-12-27
• [学会発表] マイクロマシン技術を用いた次世代X線望遠鏡の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 武内数馬ほか
  • 学会等名: 第4回宇宙ナノエレクトロニクスワークショップ
  • 発表場所: JAXA 宇宙研
  • 年月日: 2016-12-15
• [学会発表] X-ray evaluation of high verticality sidewalls fabricated by deep reactive ion etching (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Takeuchi et al.
  • 学会等名: International Microprocesses and Nanotechnology Conference
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 2016-11-08
  • 国際学会
• [学会発表] GEO-X : GEOspace X-ray Imager (2016)
  • 著者名/発表者名: 江副祐一郎ほか
  • 学会等名: 地球磁気圏・電離圏シンポジウム
  • 発表場所: JAXA 宇宙研
  • 年月日: 2016-10-14
  • 招待講演
• [学会発表] 地球磁気圏可視化計画 GEO-X に向けたマイクロマシン技術を用いた超軽量X線望遠鏡の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 沼澤正樹ほか
  • 学会等名: CPS 月惑星探査研究会
  • 発表場所: 神戸大
  • 年月日: 2016-10-11
• [学会発表] 宇宙のセンシング MEMS X線望遠鏡の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 江副祐一郎
  • 学会等名: MEMS センシング & ネットワーク展, 産総研 IoT イノベーションマッチングフォーラム
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2016-09-14
  • 招待講演
• [学会発表] シリコンドライエッチングを用いた 4インチ X線光学系開発の現状 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中村果澄ほか
  • 学会等名: 応用物理学会 秋期年会
  • 発表場所: 新潟
  • 年月日: 2016-09-05
• [学会発表] Future mission plan related to CX in Japan (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Ezoe et al.
  • 学会等名: ISSI-BJ Forum on The link between Solar wind, Magnetosphere, Iono- sphere
  • 発表場所: Beijing
  • 年月日: 2016-07-06
  • 国際学会
• [学会発表] マイクロマシン技術を用いた次世代超軽量X線望遠鏡の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 沼澤 正樹ほか
  • 学会等名: 第3回宇宙ナノエレクトロニクスワークショップ
  • 発表場所: JAXA 宇宙科学研究所
  • 年月日: 2016-03-30
• [学会発表] 微細加工技術を用いた 12inch シリコン光学系のX線反射実証 (2016)
  • 著者名/発表者名: 石川 久美ほか
  • 学会等名: 天文学会 春季年会
  • 発表場所: 首都大学東京
  • 年月日: 2016-03-16
• [学会発表] 集束イオンビームを用いた Si ミラーにおける X 線反射実証 (2016)
  • 著者名/発表者名: 沼澤 正樹ほか
  • 学会等名: 天文学会 春季年会
  • 発表場所: 首都大学東京
  • 年月日: 2016-03-16
• [学会発表] 将来衛星搭載に向けた超軽量X線望遠鏡開発の現状 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中村 果澄ほか
  • 学会等名: 天文学会 春季年会
  • 発表場所: 首都大学東京
  • 年月日: 2016-03-15
• [学会発表] マイクロマシン技術を用いた超軽量X線望遠鏡の振動試験 (2016)
  • 著者名/発表者名: 寺田 優ほか
  • 学会等名: 天文学会 春季年会
  • 発表場所: 首都大学東京
  • 年月日: 2016-03-15
• [学会発表] バイナリブラックホール探査衛星 ORBIS に向けた MEMS X線光学系の設計検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 武内 数馬ほか
  • 学会等名: 天文学会 春季年会
  • 発表場所: 首都大学東京
  • 年月日: 2016-03-15
• [学会発表] X線天文衛星 ASTRO-H による精密分光 (2016)
  • 著者名/発表者名: 江副 祐一郎
  • 学会等名: 原子分子データ応用フォーラムセミナー
  • 発表場所: 核融合科学研究所
  • 年月日: 2016-01-27
  • 招待講演
• [学会発表] 将来衛星に向けたマイクロマシン技術を用いた 超軽量X線光学系の開発の現状 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中村 果澄ほか
  • 学会等名: 第十六回宇宙科学シンポジウム
  • 発表場所: JAXA 宇宙科学研究所
  • 年月日: 2016-01-06
• [学会発表] 小型衛星による天文宇宙物理の将来 (2016)
  • 著者名/発表者名: 江副 祐一郎
  • 学会等名: 第十六回宇宙科学シンポジウム
  • 発表場所: JAXA 宇宙科学研究所
  • 年月日: 2016-01-06
  • 招待講演
• [学会発表] X-ray imaging spectroscopy of the Jupiter system (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Ezoe
  • 学会等名: ISAS Workshop: Magnetospheric Plasmas 2015
  • 発表場所: Tokyo Institute of Technology Japan
  • 年月日: 2015-12-01
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 微細加工技術を用いた軽量X線望遠鏡 (2015)
  • 著者名/発表者名: 江副 祐一郎
  • 学会等名: X線望遠鏡研究会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2015-11-16
• [学会発表] First demonstration of an X-ray mirror using focused ion beam (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Numazawa et al.
  • 学会等名: International Microprocesses and Nanotechnology Conference
  • 発表場所: Toyama, Japan
  • 年月日: 2015-11-13
  • 国際学会
• [学会発表] 将来探査衛星に向けたX線望遠鏡応答関数の構築 (2015)
  • 著者名/発表者名: 武内 数馬ほか
  • 学会等名: 地球電磁気・地球惑星圏学会
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2015-11-03
• [学会発表] 次世代X線望遠鏡の開発と太陽風電荷交換反応への展開 (2015)
  • 著者名/発表者名: 江副 祐一郎
  • 学会等名: 原子衝突学会
  • 発表場所: 首都大学東京
  • 年月日: 2015-09-29
  • 招待講演
• [学会発表] マイクロマシン技術を用いた 12 inch Si 基板光学系の X 線反射実証 (2015)
  • 著者名/発表者名: 沼澤 正樹ほか
  • 学会等名: 応用物理学会 秋季年会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
  • 年月日: 2015-09-15
• [学会発表] シリコンドライエッチングを用いた4インチX線光学系開発の現状 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中村 果澄ほか
  • 学会等名: 応用物理学会 秋季年会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
  • 年月日: 2015-09-15
• [学会発表] マイクロマシン技術を用いた次世代X線観測装置の開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 石川 久美, ,黒丸 厳静, 江副 祐一郎, 小川 智弘, 生田 昌寛, 山口 静哉, 佐藤 真柚, 宮崎 直人, 桑原 啓介, 加藤 優花, 沼澤 正樹, 中村 果澄, 大橋 隆哉, 石崎 欣尚, 山田 真也, 野田 博文, 満田 和久, 前田 龍太郎, 廣島 洋, 倉島 優一, 野田 大二, 佐藤 哲朗, 日高 睦夫, 金森 義明, 中嶋 一雄, 森下 浩平
  • 学会等名: 第二回宇宙ナノエレクトロニクスワークショップ
  • 発表場所: JAXA 宇宙科学研究所
  • 年月日: 2015-03-16
• [学会発表] X線天文・探査衛星に向けた超軽量X線望遠鏡の開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 江副 祐一郎
  • 学会等名: 応用物理学会 春季年会 放射線オプティクスシンポジウム
  • 発表場所: 東海大学
  • 年月日: 2015-03-12
  • 招待講演
• [学会発表] GEO-X : GEOspace X-ray imager (2015)
  • 著者名/発表者名: 江副 祐一郎, 三好 由純, 笠原 慧, GEO-X 検討チーム
  • 学会等名: 地球極域電磁気圏探査衛星計画に向けた研究集会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2015-02-24
  • 招待講演
• [学会発表] GEO-X : GEOspace X-ray imager (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuichiro Ezoe, Yoshizumi Miyoshi, Satoshi Kasahara, and the GEO- X team
  • 学会等名: 惑星圏研究会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2015-02-18
• [学会発表] 地球磁気圏をX線で可視化する GEO-X 衛星の検討現状 (2015)
  • 著者名/発表者名: 江副 祐一郎, 三好 由純, 笠原 慧, 藤本 正樹, 山崎 敦, 長谷川 洋, 木村 智樹, 大橋 隆哉, 石崎 欣尚, 三石 郁之 藤本 龍一, 松本 洋介, 藤田 茂, 野田 篤司, 西城 邦俊
  • 学会等名: 第15回宇宙科学シンポジウム
  • 発表場所: JAXA 宇宙科学研究所
  • 年月日: 2015-01-06 – 2015-01-07
• [学会発表] 将来衛星に向けたマイクロマシン技術を用いた超軽量X線光学系の開発現状 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐藤真柚, 江副 祐一郎, 小川 智弘, 生田 昌寛, 沼澤正樹, 中村果澄, 石川久美, 大橋 隆哉, 満田 和久, 前田 龍太郎, 廣島 洋, 倉島 優一, 野田大二, 金森 義明, 中嶋 一雄, 森下 浩平
  • 学会等名: 第15回宇宙科学シンポジウム
  • 発表場所: JAXA 宇宙科学研究所
  • 年月日: 2015-01-06 – 2015-01-07
• [学会発表] Advances in MEMS X-ray optics (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Ezoe
  • 学会等名: International workshop on Astronomical X-ray optics
  • 発表場所: Prague, Chez
  • 年月日: 2014-12-11
• [学会発表] DESTINY応用ミッション 地球圏イメージング (2014)
  • 著者名/発表者名: 江副 祐一郎, 桂華邦宏, 亀田真吾, 地球圏イメージング検討チーム
  • 学会等名: 宇宙科学技術連合大会
  • 発表場所: 長崎
  • 年月日: 2014-11-11
• [学会発表] GEO-X ミッション (2014)
  • 著者名/発表者名: 江副 祐一郎
  • 学会等名: 地球磁気圏X線可視化に関する研究会
  • 発表場所: 首都大学東京
  • 年月日: 2014-11-11
• [学会発表] MEMS 技術を用いたX線望遠鏡の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 江副祐一郎
  • 学会等名: 第13回マイクロマシン融合研究会
  • 発表場所: 東北大
  • 年月日: 2014-10-14
  • 招待講演
• [学会発表] Minaturized X-ray Instrument Development (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Ezoe
  • 学会等名: BepiColombo 11th Science Working Team Meeting
  • 発表場所: Ikebukuro, Japan
  • 年月日: 2014-09-18
  • 招待講演
• [学会発表] High-precision curving process of Si wafer for X-ray MEMS mirror used in space application (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Rasadujjaman，倉島優一，前田敦彦，廣島洋，高木秀樹，近藤英一，江副祐一郎
  • 学会等名: 応用物理学会 秋季年会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2014-09-18
• [学会発表] 地球磁気圏X線可視化計画の検討現状 (2014)
  • 著者名/発表者名: 江副 祐一郎, 三好 由純, 笠原 慧, 満田 和久, 藤本 正樹, 山崎 敦, 長谷川 洋, 木村 智樹, 大橋 隆哉, 石崎 欣尚, 三石 郁之, 石川 久美, 松本 洋介, 藤本 龍一
  • 学会等名: 天文学会 秋季年会
  • 発表場所: 山形大学
  • 年月日: 2014-09-13
• [学会発表] Geocoronal SWCX と将来観測計画 (2014)
  • 著者名/発表者名: 江副 祐一郎
  • 学会等名: 2020年代の高エネルギー宇宙物理学:X線・ガンマ線天文学の展望」研究会
  • 発表場所: JAXA 宇宙科学研究所
  • 年月日: 2014-08-24
  • 招待講演
• [学会発表] MEMS-based X-ray Optics for Astronomy, Planetary Exploration, and Earth Observation (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Ezoe, T. Ogawa, M. Sato, K. Mitsuda, H. Yamaguchi, Y. Kanamori, K. Morishita, K. Nakajima, T. Ikehara, H. Hiroshima, R. Maeda
  • 学会等名: 2014 International Conference on Optical MEMS and Nanophotonics
  • 発表場所: Glasgow, Scotland
  • 年月日: 2014-08-17 – 2014-08-21
• [学会発表] X-ray irradiation test of A MEMS-based X-ray optic (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Ogawa, Y. Ezoe, T. Kakiuchi, M. Ikuta, M. Sato, T. Ohashi, I. Mitsuishi, K. Mitsuda, K. Morishita, K. Nakajima
  • 学会等名: 2014 International Conference on Optical MEMS and Nanophotonics
  • 発表場所: Glasgow, Scotland
  • 年月日: 2014-08-17 – 2014-08-21
• [学会発表] DESTINY応用ミッション 地球圏イメージング (2014)
  • 著者名/発表者名: 江副 祐一郎, 桂華邦宏, 亀田真吾, 地球圏イメージング検討チーム
  • 学会等名: 第47回月惑星シンポジウム
  • 発表場所: JAXA 宇宙科学研究所
  • 年月日: 2014-08-06
• [学会発表] GEO-X Geocorona O-line 撮像 (2014)
  • 著者名/発表者名: 江副 祐一郎
  • 学会等名: 全天軟X線放射研究会
  • 発表場所: 理化学研究所 和光キャンパス
  • 年月日: 2014-05-27
• [学会発表] Development of a wide field of view X-ray imaging spectrometer for solar system exploration (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Ezoe
  • 学会等名: Japan Geoscience Union
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 2014-04-28
  • 招待講演
• [学会発表] 次世代X線観測装置の開発と in-house 製作 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山崎典子、満田和久、竹井洋、関谷典央、酒井和広、永吉賢一郎、菊地貴大、林佑、江副祐一郎、小川智弘、生田昌寛、三石郁之、前畑京介、前田亮、江崎翔平
  • 学会等名: 第一回宇宙ナノエレクトロニクスワークショップ
  • 発表場所: JAXA 宇宙科学研究所
  • 年月日: 2014-04-27
• [備考] 地球磁気圏X線可視化に関する研究会
  • URL: http://www-x.phys.se.tmu.ac.jp/geox/201411/wordpress/?p=1
• [産業財産権] X 線光学系基材の製造方法及び X 線光学系基材 (2016)
  • 発明者名: 江副祐一郎, 石川久美, 満田和久
  • 権利者名: 江副祐一郎, 石川久美, 満田和久
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2016-04-12
• [産業財産権] X線光学系基材、及びその製造方法 (2014)
  • 発明者名: 江副祐一郎, 三石郁之, 満田和久
  • 権利者名: 江副祐一郎, 三石郁之, 満田和久
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2014-07-30