共同研究成果報告書
平成 28 年 4 月 20 日研究代表者：氏

名

所属・職

酒向 重行
東京大学大学院理学系研究科付属天文学教育研究センター・助教

研究題目： MICHI(Mid-Infrared Camera, High-disperser, and IFU)の要素技術開発
１．研究の実績(1)研究の実施日程
実

施

日

程研究項目
4月

5月

6月

7月

8月

9月

中間赤外線昼間
観測可能性の評
価実験
冷却チョッパの設計・試作
大フォーマット
中間赤外線検出器の駆動のための基礎開発

10月 11月 12月

1月

2月

3月

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(2)研究の成果の説明
本研究はTMT 用の中間赤外線観測装置として提案しているMICHI(Mid-Infrared Camera,High-disperser, and IFU)の実現に向けて、その要素技術の開発を行うものである。今年度は以下の3つの研究開発を進めた。
1. 中間赤外昼間観測可能性の評価実験
補償光学を用いた中間赤外線観測が昼間に実施可能かを検証する実験を行った。H26年度には、ナトリウムレーザーガイド星補償光学系の日の出後の使用可能性を確証するため、狭帯域フィルターをすばる望遠鏡188素子レーザーガイド星補償光学系の波面センサーに挿入して、波面測定および補償光学動作を目的とした実証実験を実施した。その結果、フィルターの波長透過幅をより狭くして背景光をより低減する必要があることが判明した。そこで、実証実験で使用した誘電体多層膜によるフィルターではなく、より波長幅の狭いエタロンフィルターの可能性を検討した
ところ、エアーギャップエタロンおよび基板に高反射多層膜とエタロン基板を生成する手法が有望となってきた。H27年度はエアーギャップエタロンの設計およびエタロンを構成する高反射で高い面精度の鏡の製作と評価を行った。また、多層膜エタロンの試作も進めた。1次試作品を評価したところ、多層膜およびエタロン層の不均質性に起因する透過波長の場所ごとの差異が計測された。
2. 冷却チョッパの設計・試作
TMT等の次世代望遠鏡における地上中間赤外線観測で鍵となる冷却チョッパの開発を進めている。
冷却チョッパのアクチュエータは低温(20~30 K)で低発熱(<0.1 W )・高速(1-10 Hz)かつ高ストローク(> 2.5 mm)を実現する必要がある。これらの要求を満たすため、我々は原理的にジュール発熱をゼロにできる超電導ボイスコイルモータ（VCM）に着目した。ただし、使用環境が20-30Kのため、高温で超電導となる材料を用いる必要があり市販のVCMは存在しない。そこで、H26
年度に臨界温度Tc~39KであるMgB2 超電導線材を用いて1次試作を行った。H27年度はこの試作品の低温駆動試験を行うための低温試験デュワーの整備を行った。
常温試験では想定通りの性能を示したが、低温環境下では線材のシース材（MgB2を包む金属材）の磁性に起因した問題が発覚した。現在この影響が許容できるものか評価を行っている。また、小型化・実用化を目的としたVCMの2次試作も行った。この試作では転移温度39 Kでかつ製作性の良いMgB2の細線を用いた。
また、市販の銅線を使用したVCMの試作もおこなった。H27/12/10～H28/1/2には、MICHIのPIであるテキサス大学サンアントニオ校のChristopher Packham氏を日本に招き、MICHIとチョッパの設計に関して議論を行った。
3. 大フォーマット中間赤外検出器の駆動のための基礎開発
MICHIに搭載する予定の中間赤外線大フォーマット検出器アクエリアスの読み出しシステムの開発を行った。昨年度までに読み出し回路のデジタル部、アナログ部、低温FETバッファ回路の開発が完了している。
今年度はこれらのユニットを１つに組み上げて統合駆動試験を実施した後に、東京大学が保有するアクエリアス検出器のマルチプレクサチップを用いて真空低温下での駆動試験を実施した。また、試験に先立ち、検出器の駆動に必要な未製作のADCボードと不具合が明らかになったデジタル通信ボードの製作を行った。また、多数フレームによる中間赤外線背景光の推定に必要となる、高速逐次処理解析システムのソフトウエアの開発を実施した。この開発に必要となるデータストレージ用計算機を購入した。

使用実績報告書
１．総括表
区分

支出

収入

予算額（円）

費目

決算額（円）
642,492
2,552,121
0
226,760
3,421,373
3,420,000
1,373
03,421,373

2,020,000
890,0000
510,000
3,420,000
3,420,000
003,420,000

設備備品費
消耗品費
人件費
その他の経費
合計
委託費の額
自己調達額
その他
合計

委託費の充当額（円）642,492
2,550,748
0
226,760
3,420,000

備考

２．決算費目別内訳(Ａ)支出
ａ 設備備品費
品名仕様

数量

高速ストレージシステ ＰＯＷＥＲ ＭＡＳＴＥＲ Ｓｅｒｖｅｒ
ム
ｓ４２３４

1単価
（円）

金額
(円）

発注
年月日

引取年月日

支払
年月日

642,492

642,492

2015/5/14

2015/5/252015/6/25

計ｂ 消耗品費
品名
半導体
基板
半導体
基板
基板
基板
基板
基板
基板
基板
イチギメピン他
カメラリンクケーブル
θ軸粗微動ステージ他
熱吸収ガラス
平行平面基板板ばね
ネットワークカメラ他
基板
HGST HDD
エタロンフィルター

備考642,492

仕様
Ｎｃｈ ＭＯＳＦＥＴ ５０点 他
ＡＤＲ４４３ＢＲＺ ２０点 他
スイッチングダイオード １００点
Texas Instruments 10点他
TAC2 FOB_SiAs_B
TAC2 DES V1.3
TAC2 SER V1.3
TAC2 DES_MOTH V1.2
TAC2 SER_MOTH V1.2
TAC2 I2C V1.3
AJPNGC82点 他
ＭＤＲ／ＭＤＲ １ｍ

数量1821233202010102042単価(円） 金額 (円）2,589
46,602
7,132
14,264
1,890
1,890
14,390.6330,984
18,030.3
54,091
4,377.4
87,5484,377.4
87,548
8,102.2
81,022
8,102.2
81,022
4,377.4
87,54815,678.8
62,715
11,523.5
23,047

支払年月日
2015/7/24
2015/7/24
2015/7/24
2015/8/25
2015/8/25
2015/8/25
2015/8/25
2015/8/25
2015/8/25
2015/8/25
2015/9/25
2016/3/25

ＫＳＰ－６０６ＭＲ他

13

31,219.5

405,853

2016/3/25

ＫＧ１ ７５×７５
ＯＰＢ－６０Ｃ０６－１－５
ＳＣ３Ａ－ＰＬＳ－１６０２１８
ＢＢ－ＳＴ１６５Ａ
TAC2 FPGA V1.2
0S03842他

1122
8
2

19,656
10,162
8,100
34,7408,235.8
17,301.5

19,65610,162
16,20069,48065,886
34,603

2016/3/25
2016/4/25
2016/4/25
2016/4/25
2016/4/25
2016/4/25

Nad輝線狭帯域

1972,000

972,000

2016/4/25

自己負担1,373円

支払年月日

備考

備考

2,552,121

計
ｃ 人件費
種別
該当なし
計

摘要

金額(円）

ｄ その他の経費
種別
旅費
旅費

摘要
Ｃｈｒｉｓ Ｐａｃｋｈａｍ ２７／１２／１０－２８／０１／０２ 天文学
教育研究センター（三鷹）本田 充彦 ２８／０１／１９－２
８／０１／２３ 熱海

数量

単価
（円）

金額
(円）

発注
年月日

引取年月日

支払年月日

1150,000

150,000

2015/11/20 2015/12/11

176,400

76,4002016/2/12 2016/2/15

備考
不課税額
4,500円

消費税

不課税・非課税に係る消費税相当額の計上（平成27年1月

計

1360

360

2016/1/31

2016/1/31

226,760

(Ｂ)収入
種別
研究費の額
自己調達額
その他
計

摘要
国立天文台からの振込

金額 (円）（注）委託業務の実施に際し、収入を得た場合や取引相手先からの納入遅延金が発生した場合には、収入の欄におけるその他に計上すること。

備考
3,420,000
1,373
03,421,373