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2022 年度 実績報告書

高精度微細加工によるX線光学系による時間領域天文学の革新

研究課題

研究課題/領域番号 20K20525
研究機関金沢大学

研究代表者

米徳 大輔  金沢大学, 数物科学系, 教授 (40345608)

研究期間 (年度) 2020-07-30 – 2023-03-31
キーワードX線光学系 / 微細加工 / ガンマ線バースト / X線天文学
研究実績の概要

従来のロブスターアイ光学系(LEO)の製造上の問題であった素性変形による結像性能の悪化を回避することを目指して、3次元レーザー微細加工および磁気流体研磨により、ガラス平板にLEOを構築した。この加工において、最初のレーザー切削による表面粗さが大きいことが顕在化したため、高温アニーリングを1ヶ月程度の長期間にわたって実施することで初期の粗さを低減し、その上で磁性流体研磨を行った。これにより、従来のLEOと同等の10分角程度のX線結像性能を得ることができた。しかしながら、それ以上の高精度化を見込むためには、最初のレーザー加工による表面粗さを1桁以上も小さくしなくてはならず、さまざまな製造パラメータで実施したが、現在の技術では困難な状況であると判断している。また、アニーリングの時間が長いことも量産化を行う際の問題となる。
一方で、複数のLEOを配列する技術は大きく進展した。(1) コリメータ光(高い平行度を持った光)を用いることで、LEOの実行的な焦点距離を測定する。LEOの微細な穴を通過した際の回折・干渉の効果を考慮し、その重心位置を求めることでLEOの焦点距離を定める。(2)微小な焦点距離の違いに対応した数10ミクロン厚のシム調整により、約1分角の精度で複数のLEOのアラインメントを調整する。(3)X線ビームラインによってX線結像性能を確認する。焦点面検出器には2k x 2k ピクセルのX線CMOSセンサーを用いてX線像を取得し、結像中心の位置や十字の腕の広がりを計測することで、LEO単体の結像性能と遜色ないX線像を得ることができている。これにより、広視野化を実現できることを示した。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (2件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 3件、 招待講演 5件)

  • [雑誌論文] High-redshift gamma-ray burst for unraveling the dark ages Mission: HiZ-GUNDAM2022

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Yonetoku, et al.
    • 雑誌名

      Proceedings of the SPIE

      巻: 12181 ページ: 12181, 10pp

  • [雑誌論文] Development of a method for aligning lobster eye optics onboard HiZ-GUNDAM with visible light and shape measurements2022

    • 著者名/発表者名
      Hatsune Goto, Daisuke Yonetoku, et al.
    • 雑誌名

      Proceedings of the SPIE

      巻: 12181 ページ: 121815J, 7pp

    • DOI

      10.1117/12.2627445

  • [学会発表] High-redshift gamma-ray burst for unraveling the dark ages Mission: HiZ-GUNDAM2023

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Yonetoku
    • 学会等名
      American Astronomical Society High Energy Astronomy Division
    • 国際学会
  • [学会発表] ガンマ線バーストを用いた初期宇宙・極限時空探査計画 HiZ-GUNDAMの進捗2023

    • 著者名/発表者名
      米徳大輔
    • 学会等名
      宇宙科学シンポジウム
  • [学会発表] ガンマ線バーストを用いた初期宇宙・極限時空探査計画 HiZ-GUNDAM2023

    • 著者名/発表者名
      米徳大輔
    • 学会等名
      高エネルギー宇宙物理学連絡会「高エネルギー宇宙物理ミッションの現状から近未来を考える」
    • 招待講演
  • [学会発表] ガンマ線バーストを用いた初期宇宙・極限時空探査計画 HiZ-GUNDAM の進捗2022

    • 著者名/発表者名
      米徳大輔
    • 学会等名
      宇宙科学シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] ガンマ線バーストを用いた初期宇宙・極限時空探査計画 HiZ-GUNDAM2022

    • 著者名/発表者名
      米徳大輔
    • 学会等名
      光赤外線天文学連絡会シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] 公募型小型計画の課題 - 高宇連へのメッセージ -2022

    • 著者名/発表者名
      米徳大輔
    • 学会等名
      高エネルギー宇宙物理連絡会研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] HiZ-GUNDAMとGREX-PLUSのシナジー2022

    • 著者名/発表者名
      米徳大輔
    • 学会等名
      GREX-PLUSサイエンス会議
    • 招待講演
  • [学会発表] High-redshift gamma-ray burst for unraveling the dark ages Mission: HiZ-GUNDAM2022

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Yonetoku
    • 学会等名
      SPIE Space Telescope and Instrumentation 2022
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of a method for aligning lobster eye optics onboard HiZ-GUNDAM with visible light and shape measurements2022

    • 著者名/発表者名
      Hatsune Goto
    • 学会等名
      SPIE Space Telescope and Instrumentation 2022
    • 国際学会

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公開日: 2023-12-25  

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