DLCとCFRPを用いた湾曲結晶型X線分光偏光計の開発

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17K05403
• 研究機関: 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構
• 研究代表者: 飯塚 亮 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, 招聘職員 (50548120)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: X線偏光計 / CFRP / DLC / 湾曲結晶

研究実績の概要

偏光は、電磁波の放射の空間分布、波長分布、時間変動とならんで天体の物理状態を探るための重要な情報源である。偏光X線は、高エネルギー現象に携わる極限天体周辺の構造や放射メカニズムを決定する鍵になることが 期待され、特に、ブラックホールの時空構造や存在証明が直接観測できると考えられる。ところが実際は、1970年代にカニ星雲から有意なX線偏光が検出されて、30年観測的成果がない。そこで、私はX線天文学の新たな局面を切り開くために、回転放物面基盤にCFRPを用い、DLC蒸着によって曲げられたシリコン単結晶を貼ることで 、鉄輝線付近に特化する偏光感度の極めて高い、分光能力を有する大面積のブラッグ反射型X線分光偏光計を開発する。

1年目として、目的の回転放物面にするために、まずは精密な金属金型を製作した。それをもとに、高精度なCFRP基盤を試作をいくつかのパターンにより行なった。金型と基盤それぞれについて変位計で調べた結果、どちらもμm程度の表明形状を持つことがわかった。これにより、我々がめざす高精度なCFRP基盤となることがわかった。さらに、最適なパターンにより試作した基盤にシリコン単結晶を貼り合わせた際も、大きな歪みや割れなどが発生もなく、高精度の回転放物面の光学系が完成する見込みがたった。

研究成果

• [雑誌論文] On-ground calibration of the Hitomi Hard X-ray Telescopes (2018)
  • 著者名/発表者名: Mori, Hideyuki; Miyazawa, Takuya; Awaki, Hisamitsu; Matsumoto, Hironori; Babazaki, Yasunori; Bandai, Ayako; Demoto, Tadatsugu; Furuzawa, Akihiro; Haba, Yoshito; Hayashi, Takayuki; Iizuka, Ryo; ほか
  • 雑誌名: Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems 巻: 4 ページ: 011210
  • DOI: https://doi.org/10.1117/1.JATIS.4.1.011210
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Inorbit performance of the Hard X-ray Telescope (HXT) on board the Hitomi (ASTRO-H) satellite (2018)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto, Hironori; Awaki, Hisamitsu; Ishida, Manabu; Furuzawa, Akihiro; Yamauchi, Shigeo; Maeda, Yoshitomo; Mitsuishi, Ikuyuki; Haba, Yoshito; Hayashi, Takayuki; Iizuka, Ryo; ほか
  • 雑誌名: Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems 巻: 4 ページ: 011212
  • DOI: https://doi.org/10.1117/1.JATIS.4.1.011212
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ground-based x-ray calibration of the Astro-H/Hitomi soft x-ray telescopes (2018)
  • 著者名/発表者名: Iizuka, Ryo; Hayashi, Takayuki; Maeda, Yoshitomo; Ishida, Manabu; Tomikawa, Kazuki; Sato, Toshiki; Kikuchi, Naomichi; Okajima, Takashi; Soong, Yang; Serlemitsos, Peter J.; Mori, Hideyuki; Izumiya, Takanori; Minami, Sari
  • 雑誌名: Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems 巻: 4 ページ: 011213
  • DOI: https://doi.org/10.1117/1.JATIS.4.1.011213
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] In-flight performance of the Canadian Astro-H Metrology System (2018)
  • 著者名/発表者名: Gallo, Luigi C.; Koujelev, Alexander; Gagnon, Stephane; Elgin, Timothy; Guibert, Martin; Iizuka, Ryo; Ishida, Manabu; Ishimura, Kosei; Iwata, Naoko; Kawano, Taro; Lambert, Casey; Moroso, Franco; Ueno, Shiro; Yuasa, Takayuki
  • 雑誌名: Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems 巻: 4 ページ: 021405
  • DOI: 10.1117/1.JATIS.4.2.021405
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] In-flight calibration of the Hitomi Soft X-ray Spectrometer. (2) Point spread function (2018)
  • 著者名/発表者名: Maeda, Yoshitomo; Sato, Toshiki; Hayashi, Takayuki; Iizuka, Ryo; Angelini, Lorella; Asai, Ryota; Furuzawa, Akihiro; Kelley, Richard; Koyama, Shu; Kurashima, Sho; Ishida, Manabu; Mori, Hideyuki; Nakaniwa, Nozomi; Okajima, Takashi; Serlemitsos, Peter J.; Tsujimoto, Masahiro; Yaqoob, Tahir
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 ページ: 19
  • DOI: https://doi.org/10.1093/pasj/psx146
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] In-flight calibration of Hitomi Soft X-ray Spectrometer. (3) Effective area (2018)
  • 著者名/発表者名: Tsujimoto, Masahiro; Okajima, Takashi; Eckart, Megan E.; Hayashi, Takayuki; Hoshino, Akio; Iizuka, Ryo; Kelley, Richard L.; Kilbourne, Caroline A.; Leutenegger, Maurice A.; Maeda, Yoshitomo; Mori, Hideyuki; Porter, Frederick S.; Sato, Kosuke; Sato, Toshiki; Serlemitsos, Peter J.; Szymkowiak, Andrew; Yaqoob, Tahir
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 ページ: 20
  • DOI: https://doi.org/10.1093/pasj/psy008
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The Hitomi (ASTRO-H) Soft X-ray Telescope (SXT): current status of calibration (2017)
  • 著者名/発表者名: Maeda, Yoshitomo; Kikuchi, Naomichi; Kurashima, Sho; Ishida, Manabu; Iizuka, Ryo; Hayashi, Takayuki; Okajima, Takashi; Matsumoto, Hironori; Mitsuishi, Ikuyuki; Saji, Shigetaka; Sato, Toshiki; Tachibana, Sasagu; Mori, Hideyuki; Christensen, Finn; Brejnholt, Nicolai; Nitta, Kiyofumi; Uruga, Tomoya
  • 雑誌名: Proceedings of the SPIE 巻: 10399 ページ: 103990Q
  • DOI: https://doi.org/10.1117/12.2275605
  • 国際共著
• [雑誌論文] The Hitomi (ASTRO-H) hard x-ray telescope (HXT): current status of calibration (2017)
  • 著者名/発表者名: Awaki, Hisamitsu; Matsumoto, Hironori; Ishida, Manabu; Furuzawa, Akihiro; Yamauchi, Shigeo; Maeda, Yoshitomo; Kunieda, Hideyo; Haba, Yoshito; Hayashi, Takayuki; Iizuka, Ryo; ほか
  • 雑誌名: Proceedings of the SPIE 巻: 10399 ページ: 103990R
  • DOI: https://doi.org/10.1117/12.2272844
• [雑誌論文] An angular-resolution booster on the broadband X-ray telescope system (2017)
  • 著者名/発表者名: Maeda, Yoshitomo; Iizuka, Ryo; Sato, Toshiki; Ishida, Manabu; Hayashi, Takayuki; Nakamura, Ryoko
  • 雑誌名: Proceedings of the SPIE 巻: 10399 ページ: 103991R
  • DOI: https://doi.org/10.1117/12.2273466
• [学会発表] JAXA 宇宙科学研究所標準平行X線光源室用可視光平行光源の立ち上げと性能評価 (2018)
  • 著者名/発表者名: 浅井龍太, 中庭望, 倉嶋翔, 佐藤寿紀, 武尾舞, 石田学 (首都大/宇宙研), 飯塚亮, 前田良知 (宇宙研)
  • 学会等名: 日本天文学会2018年春季年会
• [学会発表] Pt/C 多層膜ブラッグ反射による低エネルギーX線用分光器の開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 武尾 舞, 佐藤寿紀, 中庭 望, 浅井龍太, 大橋隆哉 (首都大), 石田 學, 前田良知, 飯塚 亮 (宇宙研)
  • 学会等名: 日本天文学会2018年春季年会
• [学会発表] 恒星フレア研究のための中央大学36cm望遠鏡 : SCAT の立ち上げ (2018)
  • 著者名/発表者名: 河合広樹, 坪井陽子 (中央大学), 飯塚亮, 菅原泰晴 (ISAS/JAXA), 山田宗次郎 (中央大学)
  • 学会等名: 日本天文学会2018年春季年会
• [学会発表] 分角のX線望遠鏡を用いた秒角の高角度分解能を持つ光学系の設計検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 前田 良知, 浅井 龍太, 佐藤 寿紀, 飯塚 亮, 石田 学 (ISAS/JAXA), 林多佳由 (GSFC/NASA, 名古屋 大学), 池田 思朗, 森井 幹雄 (統計数理研究所)
  • 学会等名: 日本天文学会2017年秋季年会
• [学会発表] 恒星フレアの軟X線とHα線放射領域の高度比 (2017)
  • 著者名/発表者名: 河合広樹、坪井陽子(中央大学)、飯塚亮(ISAS/JAXA)、山田宗次郎、勝田哲、佐々木亮、中村優美 子、杉田龍斗(中央大学)
  • 学会等名: 日本天文学会2017年秋季年会