TAO観測装置の作られ方
本原顕太郎（東京大学天文学教育研究センター）
他TAOプロジェクトチーム

TAO Project TAO : The University of Tokyo Atacama Observatory
 A 6.5m IR/Optical telescope At the highest site on the world (18500ft)
 Led by Institute of Astronomy,
University of TokyoCo. Chajnantor
 One of the peaks at the Chajnantor plateau
 At the northern edge of ALMA concession
 Altitude of 5640m (18500ft)
 南緯20度/西経30度

Good Conditions

 Very low water vapor (PWV~0.5mm@25%tile) High transmittance in the infrared Good seeing (~0.7” optical)
 Excellent weather
continuouswindows inthe NIR

PWV=0.5mm

New windows
at 30 um

PWV=1mm

PWV=5mmATRAN simulation

Existing Facility : miniTAO 1.0m

 A pathfinder telescope RC Cassegrain telescope Focal ratio F/12.0
 FOV φ10 arcmin
 Two facility instruments

 near-infrared camera ANIR mid-infrared camera MAX38

Installed at the summit in 2009

Now Seen in Google Earth,in Wikipedia,
http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_highest_astronomical_observatories

… and Certified as Guinness World Record

Instrumentation for TAO 6.5m
 Two Instruments
 NIR MOS spectrograph/Imager (SWIMS) MIR Imager/Spectrograph (MIMIZUKU)

 ２００９年度補正予算で製作費用が措置された。
（～２０１０年度）

NIR Camera : SWIMS Simultaneous-color Wide field Infrared Multi-object Spectrograph 広い視野: 9.6’ Φ with 4kx4k pixels
 ２バンド同時撮像分光
 blue channel : 0.9-1.4um
 red channel : 1.5-2.5um

 多天体分光 with cooled multi-slit masks
 max. 30 objects
 0.9-2.5mm simultaneous spectroscopy(R~1000)

 IFU module Member : 本原、小西、高橋、舘内、加藤、尾崎、吉川

2.0m

SWIMS Optics
 2channels split by DM at 1.4um
 Spectroscopy from 0.9-2.5um withR~1000(0.6”slit)=> accurate line ratios Dual-band wide-field imaging

 Each focal plane is covered by 2
H2RGs (extendable to4x4)
f 7.2’

6.6 x 3.3’

Future230mmfNBFsFilter
areplacedin
Dichroic
MirrorWheelsConverging
lightFor NBFs

Filter Wheels
1600mmFor BBFs &DIspersers
Blue Channel(l = 0.9-1.4 mm)
Red Channel(l = 1.4-2.5 mm)

Assembly Test at Mitaka New Building (2011/6)

SWIMSの作り方
真空冷却部分

✓大型光学系を搭載✓全体を70K以下に冷却✓全体の構造体も含む

低温大型光学系✓屈折系✓非球面石英レンズ✓ZnSeレンズ

光学素子✓フィルター✓グリズム✓ダイクロイックミラー✓ウィンドウ
ZnSe Lenses

低温駆動系✓広帯域フィルタホイールx4✓狭帯域フィルタホイールx2

検出器システム✓2kx2k HgCdTe (H2RG)✓SIDECAR ASIC読出

MOSスリット交換機構

IFUモジュールGrism

HAWAII-2RGs✓冷却で動作✓MOIRCSの改良版✓最大28スライス✓視野14”xxx”✓非球面切削加工✓MOS交換機構に搭載

MOS Exchanger

SWIMSの作り方
真空冷却部分

✓大型光学系を搭載✓全体を70K以下に冷却✓全体の構造体も含む

低温大型光学系✓屈折系✓非球面石英レンズ✓ZnSeレンズ

光学素子✓フィルター✓グリズム✓ウィンドウ✓ダイクロイックミラー

住友重機械工業
オプトクラフト
国内中小レンズメーカー
II-VI
Richardson

日本真空光学
低温駆動系✓広帯域フィルタホイールx4✓狭帯域フィルタホイールx2検出器システム✓2kx2k HgCdTe (H2RG)✓SIDECAR ASIC読出

MOSスリット交換機構✓冷却で動作✓MOIRCSの改良版

朝日分光
Teledyne

センテンシアルミナス
VIC

IFUモジュール

✓最大28スライス✓視野14”xxx”✓非球面切削加工✓MOS交換機構に搭載

尾崎ポスター

日精テクノロジーSWIMSのポイント
 大型冷却光学系⇒オプトクラフト

 フィールドレンズΦ230mm
 ウィンドウΦ250mm
 大型ダイクロイックミラー165x120mm：平面度をいかに出すか（朝日分光）
 フィルターホイール６枚 NBFホイールを別途用意

 大型MOS交換ユニット⇒センテンシア・ルミナス＋オプトクラフト/住友重機のアドバ
イス 真空冷却システムの経験はなかった ロボットハンドによるMOSプレート交換機構(+VICインターナショナル) IFU⇒SWIMSチーム＋尾崎(ATC)＋吉川(京産大) 超精密加工機による非球面光学素子（日精テクノロジー）

光学設計
 コリメータの一部を取り替えて、すばる・TAO両対応
 相談しながら一年程度かけて落とし所を探った
 レンズ枚数
 スポットサイズ
 購入できそうなレンズ材
 納品期限（2011/3末） 最後の最後で良い解が見つかったBlue Channel

Red Channel

NBFホイール二重ウィンドウ 大型ウィンドウにCaF2を使いたくない⇒無水石英
 ウィンドウ中心の結露を防ぐ

MOSユニット Robotic Mask Exchange Unit
 Maximum # of mask slit : 20
 New design with high reliability
 Magnet – latch (Both at the focus and the stock) Curved mask to adjust focal plane curvature
Prototype Mask Holder
Neodyium Magnets

210mm

250mm

インターフェース 東大＋住重・センテンシア(+ルミナス)・オプトクラフトの関係者全員によるインターフェース会議を月一回開催
 設計図面などの共有を可能な限り行う
 設計図面においての座標系を定義
 望遠鏡焦点・視野中心

 冷却時収縮の処理に注意 情報共有はWikiを用いた
 図面、打合せメモ、写真など
 それなりに機能 情報の検索性に問題あり

MIR Camera : MIMIZUKU Mid Infrared Multi-mode Imager for gaZing at the Unkown Universe
 中間赤外線観測装置
 広い波長範囲をカバー
 NIR channel : 2um – 5.6um (InSb)
 MIR-S channel : 6 – 26um (Si:As) MIR-L channel : 24 – 38um (Si:Sb)

 高い空間分解能
 >6umで回折限界を達成
1.2 arcsec @ 30um

 相対測光による変光天体検出

 Member : 宮田、酒向、上塚、中村、浅野、内山Accurate Photometry in MIR

Telescope Field of View

1’x2’

 Simultaneously observe two objects
for diffferential photometry
 ~50% of 9/18um sources havea counterpart star↓ Field Stacker Unit
 Movable Cryostat necessary!

Pick-upmirror

1’x2’
Triangle Prism
Shape Mirror

Pick-upmirror2’x2’

to Cold Optics

Rotatable
Table

MIMIZUKUの作り方
真空冷却部分Field Stacker
常温駆動ユニット

低温大型光学系✓反射系✓軸外し鏡16枚で構成✓難易度の高い設置調整

低温屈折光学要素 ✓分光用グリズム（Si/Ge）
グリズム
メッシュフィルター

✓長波長用メッシュフィルター✓高効率モスアイ付きレンズ

低温駆動部✓8つの低温駆動部品✓回転x5、鏡移動x1、鏡傾けx2

電気回路✓MIR検出器用高速読み出し回路✓低温部分にバッファアンプ

MIMIZUKUの作り方
真空冷却部分

✓全体を20K、検出器部を5Kに冷却✓デュワー全体を上下動

住友重機械工業
Field Stacker
常温駆動ユニット✓ピックアップミラー２枚を駆動✓平行移動2軸+傾け2軸

クリスタル光学
低温大型光学系✓反射系✓軸外し鏡16枚で構成✓難易度の高い設置調整

低温屈折光学要素 ✓分光用グリズム（Si/Ge）
グリズム
メッシュフィルター

✓長波長用メッシュフィルター✓高効率モスアイ付きレンズ

低温駆動部✓8つの低温駆動部品✓回転x5、鏡移動x1、鏡傾けx2

電気回路✓MIR検出器用高速読み出し回路✓低温部分にバッファアンプ

内山ポスター
NTT-AT
上塚
講演
鈴木商館

岡田
ポスター

TAOの装置開発の指針
マンパワーはない
お金はそれなりにあった（過去形）

大学でやる 先端的で研究となるような項目
 次世代装置に役立ちそうな要素技術開発

企業に外注 それだけでは研究にならない開発項目

Schedule
Items

2009

2010

2011

2012

2013

2014

2015

2016

6.5-m telescope
Detailed design
Primary
Enclosure/Telescope structure
Road and ground activities
Enclosure installation
6.5-m telescope installation
6.5-m telescope operation
1st generation instruments
Detailed design
Assemble, laboratory tests
test observations at Subaru
Observations at TAO 6.5m?? TBD ??

2017