TMT第一期観測装置IRIS
開発の現状と課題
内山 瑞穂 (NAOJ ATC/TMT/IRIS-J)TMT Confidential
The Information herein contains Cost Estimates and Business Strategies which are proprietary to the TMT Project and may be used by
the purpose of performing a confidential internal review of TMT. Disclosure outside of the TMT Project and its review panel is subject toapproval of the TMT Project Manager.

Information Restricted Per Cover Page

TMT.XXX.XXX.XX.XXX.RELXX

1

IRIS とはTMT第一期観測装置
InfraRed Imaging Spectrograph
第一期AO装置NFIRAOSとセットでJ, H, Kでの回折限界撮像
30μarcsecの相対位置天文精度

Information Restricted Per Cover Page

TMT.XXX.XXX.XX.XXX.RELXX

2IRISの内部構造
光学系全体を77K冷却
Imager:スループット45%

Spatialsampling
Capability mode(mas)Fieldof Resolution
View(arcsec)(l/dl)

Min/Max
wavelength(mm)Bandpass>37 filters
Imager

4 mas

34 x 34

Set by filter

0.84-2.4

Slicer IFS

50 mas4.4 x 2.25

0.84-2.488x45 Spaxels

25 mas2.2 x 1.125

4,000,10,000

Slicer IFS

50 mas4.2 x 2.25

0.84-2.444x45 Spaxels

25 mas1.1 x 1.125

4,00010,000

9 mas

1.01 x 1.15

Lenslet IFS
112x128
Spaxels

0.84-2.4

Varietyofbandpasses
20%,10%20%,10%20%,10%,
H+K

0.84-2.4

20%,10%,H+K

0.84-2.4

5%

0.84-2.4

5%

0.84-2.4

20%, H+K

0.84-2.4

20%, H+K

4,000
4 mas

0.45 x 0.51

Lenslet IFS

9 mas

0.144
1.15

16x128 Spaxels

4 mas

0.064
0.51

x
4,000x 10,000

Information Restricted Per Cover Page

TMT.XXX.XXX.XX.XXX.RELXX

3

IRIS開発の現状
今年9月にPDR(Preliminary Design Review)-2を終了
現在FDP(Final Design Phase)
2.5-3 year予定

その後に各機関でのAIT
2.5-3 year予定

最終的に全体を組合せて試験→TMTへ搭載Information Restricted Per Cover Page

TMT.XXX.XXX.XX.XXX.RELXX

4

IRIS (Imager) 製作に向けての課題
10年安定して使用できる装置→一度も開けずに運用したい使用素材の安定性
使用可動部材の耐久性→各種試験が進行中/実施予定

要求光学性能の達成→非常にシビアな要求
形状誤差等の精確な測定
現実的な組立方法の策定
Information Restricted Per Cover Page

TMT.XXX.XXX.XX.XXX.RELXX

5要求光学性能の達成
及び精密な形状誤差測定の必要性
Imager全体での要求WFE：DM補正後でrms<40nm
現状の想定では研磨誤差由来の形状誤差が支配的：
rms<26nm
各非球面鏡毎に分配する：rms<6nm
これを保証する測定精度が必要
アライメント立案の上でも、形状誤差を精密測定しておくことは重要

測定上の問題
非球面の測定軸外し量が大きい(数百mm)→こうした中で測定精度を達成する必要

Information Restricted Per Cover Page

TMT.XXX.XXX.XX.XXX.RELXX

6

測定手法検討

測定手法

精度コスト

懸念事項

CGH＋レーザー干渉計△(低周波で難)○CGHの製作精度の限界

レーザー干渉計でのスティッチング測定○？

○？

軸外し非球面でのスティッチン
グ技術開発の必要

白色干渉法を用いた表面形状測定計？

◎

低散乱面かつ非球面での測定精度の検証が必要

直接接触測定○？

◎鏡面への測定によるキズ等が生じないか検証が必要

凸面試作鏡の測定検証試験(の準備)が進行中

測定例や他に有望な測定手法について情報あれば是非教えて下さい！
Information Restricted Per Cover Page

TMT.XXX.XXX.XX.XXX.RELXX

7

形状誤差測定の進捗
凹面鏡についてはスティッチングなしで形状測定できる方法をレーザー干渉計で実証済
rms<5nmを達成

凸面鏡についてはレーザー干渉計＋スティッチング、及び白色干渉計での試験測定を今年度中に実施する予定で準備中
Information Restricted Per Cover Page

TMT.XXX.XXX.XX.XXX.RELXX

8

アライメントプランの検討①要求される達成性能：DM補正後WFE<7nm
実現可能な組立・調整プランの模索
設置精度±0.5arcmin, ±50um: 各鏡±1.0arcmin, ±100um: 各アセンブリ

検出器位置を動かさない→Focusing+image tilt+1mirror (shift)で補正可能という暫定結果
具体的な手順を策定しつつ追解析を進める
製造誤差の影響も補正したい
曲率は精密測定できれば対策が可能

Information Restricted Per Cover Page

TMT.XXX.XXX.XX.XXX.RELXX

9

アライメントプランの検討②
その他検討・試験の必要な事項
常温でアライメント後に低温下でも要求を充たす構造材の選定→ミラー保持機構部・アセンブリのみをインバーにすれば良い
インバーの低温性能・長期安定性評価→明日の講演

下流(IFS)へimage tiltの影響が許容されるのか
鏡背面接着パッドの熱収縮の影響評価試験
瞳撮像系の組立調整、瞳位置合わせ

Information Restricted Per Cover Page

TMT.XXX.XXX.XX.XXX.RELXX

10その他の光学素子測定
コーティングによる鏡面の熱収縮由来変形の推定も必要
rms < 6nm

Φ25mmのコーティングサンプル3種を冷却下で形状測定し、実際の鏡面の変形を推定(Mukae Master thesis)
DM補正後は仕様内と確認より大きなサンプルでの測定も行う
Information Restricted Per Cover Page

TMT.XXX.XXX.XX.XXX.RELXX

11

Acknowledgments
The TMT Project gratefully acknowledges the support of the TMT
collaborating institutions. They are the California Institute ofTechnology, the University of California, the National Astronomical
Observatory of Japan, the National Astronomical Observatories ofChina and their consortium partners, the Department of Science andTechnology of India and their supported institutes, and the National
Research Council of Canada. This work was supported as well by theGordon and Betty Moore Foundation, the Canada Foundation forInnovation, the Ontario Ministry of Research and Innovation, theNatural Sciences and Engineering Research Council of Canada, theBritish Columbia Knowledge Development Fund, the Association ofCanadian Universities for Research in Astronomy (ACURA), theAssociation of Universities for Research in Astronomy (AURA), theU.S. National Science Foundation, the National Institutes of NaturalSciences of Japan, and the Department of Atomic Energy of India.

Information Restricted Per Cover Page

TMT.XXX.XXX.XX.XXX.RELXX12