京都産業大学神山天文台における装置開発の取り組み

2016年11月25日
京都産業大学／フォトコーディング
池田 優二

京都産業大学神山天文台
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2009年12月～運用開始



創設者・荒木俊馬のシンボルとして



本学キャンパス内に1.3m望遠鏡

京都産業大学

京都産業大学神山天文台－構成

スタッフ： 3人（本学理学部と兼任）

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PD： 8人 （うち、プロジェクト付きPDは4人）

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客員研究員： 5人

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大学院生： 7人 （うち、博士課程2人）



学部生： 5人 + α

事務員： 4人 （非常勤、兼任も含む）
2016年11月現在

京都産業大学神山天文台－コンセプト

装置開発の拠点としての天文台－ポストすばる時代の人材育成の場（学部生、大学院生、PD）
アクセスの良い天文台、天文界にとらわれないー独自の資金調達源として（直接的/間接的）
開発費、人件費

京都産業大学神山天文台－開発環境
エレキ／デザインショップ
制御室
仮眠室

測定室
オプトショップ

クリーンルーム京都産業大学神山天文台－開発環境
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測定器／設備： 4インチ干渉計 （Zygo製） … 球面原器あり
UV/VIS/NIR分光器 （日本分光製）
FTIR （日本分光製）
非接触3次元プロファイラ （三鷹光機製）
実体顕微鏡、位相差顕微鏡
3Dプリンタ、恒温槽、その他…



他機関にも開放中

京都産業大学神山天文台－開発環境
エンジニアリングソフトウェア：
光学… CodeV(5), ZEMAX, LightTools, Virtual Lab, Poynting
機械・構造・熱… Solidworks (20)制御・解析… Matlab

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一部は学部授業（実習）のカリキュラムに組み込み

赤外線高分散分光ラボ（LiH）


LiH (= Laboratory of infrared High-resolution spectroscopy)

2015年4月より始動

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赤外線高分散分光に関わるサイエンス、開発に特化した組織

http://merlot.kyoto-su.ac.jp/LIH/

赤外線高分散分光ラボ（LiH）－3つの柱WINERED
近赤外線高分散分光○松永（東大）○近藤（京産大）○鮫島（京産大）○濱野（京産大）〇福江（京産大）○新井（京産大）河北、池田（京産大）＆ 小林（東大）

Immersion Grating

次世代高分散デバイス〇中川（JAXA）○猿楽（東大）〇加地（京産大）〇前嶋（東大）VINROUGE
熱赤外線高分散分光〇猿楽（東大）〇近藤（京産大）〇新崎（京産大）赤外線高分散分光ラボ（LiH）－3つの柱
WINERED近赤外線高分散分光○松永（東大）○近藤（京産大）○鮫島（京産大）○濱野（京産大）〇福江（京産大）○新井（京産大）河北、池田（京産大）＆ 小林（東大）

Immersion Grating

次世代高分散デバイス〇中川（JAXA）○猿楽（東大）〇加地（京産大）〇前嶋（東大）VINROUGE
熱赤外線高分散分光〇猿楽（東大）〇近藤（京産大）〇新崎（京産大）WINERED

0.9-1.35um(z,Y,J-bands)の高分散分光器



高分散、広帯域、高効率（Kondo+2015,Ikeda+2016 他）

2017年よりNTT（3.6m）に移設



詳細は、渡瀬（P02）と大坪（P05）のポスター参照

WINERED

0.9-1.35um(z,Y,J-bands)の高分散分光器



高分散、広帯域、高効率（Kondo+2015,Ikeda+2016 他）

2017年よりNTT（3.6m）に移設



詳細は、渡瀬（P02）と大坪（P05）のポスター参照

WINERED
NIR line atlas（Sameshima+ in prep, Ikeda+ in prep）

newly discovered NIR DIBs (Hamano+2015, 2016a, 2016b)

CN abundance in comet (Kawakta+2014)

赤外線高分散分光ラボ（LiH）－3つの柱WINERED
近赤外線高分散分光○松永（東大）○近藤（京産大）○鮫島（京産大）○濱野（京産大）〇福江（京産大）○新井（京産大）河北、池田（京産大）＆ 小林（東大）

Immersion Grating

次世代高分散デバイス〇中川（JAXA）○猿楽（東大）〇加地（京産大）〇前嶋（東大）VINROUGE
熱赤外線高分散分光〇猿楽（東大）〇近藤（京産大）〇新崎（京産大）VINROUGE


2-5.5um(K,L,M-bands)の高分散分光器（Arasaki+2016）



高分散：R=80,000 w/ Ge immersion grating

2019年ファーストライトを目指す

Key species controlling the astrochemistry for various organic
molecules in astrophysical plasmas (Herbst & Klemperer 1973).
Rich chemistry of complex molecules; “Molecule Zoo” in ISM, thatis also interesting in astrobiology, on the origin of terrestrial life
(Ehrenfreund & Charnley 2001; Goesmann et al. 2015).
The most fundamental molecules in ISM (for the determination ofthermo-kinetic properties; temperatures and gas-densities).

VINROUGE


2-5.5um(K,L,M-bands)の高分散分光器（Arasaki+2016）



高分散：R=80,000 w/ Ge immersion grating

2019年ファーストライトを目指す（PD募集中）

赤外線高分散分光ラボ（LiH）－3つの柱
WINERED近赤外線高分散分光○松永（東大）○近藤（京産大）○鮫島（京産大）○濱野（京産大）〇福江（京産大）○新井（京産大）河北、池田（京産大）＆ 小林（東大）

Immersion Grating

次世代高分散デバイス〇中川（JAXA）○猿楽（東大）〇加地（京産大）〇前嶋（東大）VINROUGE
熱赤外線高分散分光〇猿楽（東大）〇近藤（京産大）〇新崎（京産大）Immersion grating

可視～赤外領域をカバーするimmersion gratingの開発

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材料調査～加工～測定システムまで

大型望遠鏡（TMTなど）、宇宙望遠鏡への搭載を目指すCollaborators： 宇宙研、LLNL、キヤノン、日鉱日石など

Immersion grating: 材料特性


IGの性能に関わる材料特定の独自調査（Ikeda+2009, Kaji+2014）

透過率（α[cm-1]）、屈折率一様性（Δn）、適用可能サイズ

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低温特性も合わせて調査（Kaji+2016）

ZnSe

CdZnTe1Immersion grating: ZnSe/ZnSZnSe (n=2.4)/ZnS (n=2.2): 0.8～10um

w/ fly-cutting method @LLNL (Kuzmenko+2006)

最大クラスのIG: 70mm x 50mm (Ikeda+, 2008,2010,2014)

回折効率: 72.8% @1um

Immersion grating: Ge

Ge (n=4.0) : 2.0～12um

w/ planning method @CANONVINROUGE用： 110mm x 32mm (Sarugaku+ 2016)

回折効率: >80% @4.5um

Immersion grating: CZTCZT (n=2.65) : 5～20um (for space application)

w/ planning method @CANON (Sukegawa+2012)First machined-ideal grating: 22mm x 80.8mm (Ikeda+ 2015)

回折効率: >80% @1.5um, 4.5um

Diff. efficiency

m=490

TE wave

22.2mm

22.2mmTMwave
Wave length (μm)

80.8mmImmersion grating: 効率測定システム
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独自開発した回折格子効率測定システム（Ikeda+2008,Sarugaku+2016）

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素子を冷却しての測定も可能（Kaji+2016）

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測定波長： 1.5um帯、4.5um帯

LiH以外の開発テーマ
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可視高分散偏光分光観測装置 VESPolA (Arasaki +2015)

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R=7,000, 偏光測定精度ΔP < 0.1%

R=20,000モード、円偏光モードの追加

Arasaki+2015

LiH以外の開発テーマ
可視小型AO CRAO （Fujishiro +2014）

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冷却モノモルフDMの開発 w/国立天文台, 京セラ（株）

北尾+2014

山口+2016まとめ

京都産業大学神山天文台
1.3m望遠鏡、装置開発を一つの柱にした私大ならではの独自の取り組み

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赤外線高分散ラボ（LiH）
赤外線高分散分光器のサイエンス／開発に特化した組織－ WINERED：近赤外、R-80,000、高感度― VINROUGE：熱赤外、Ge IR― Immersion Grating： ZnSe/ZnS, Ge, CZTなど

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ただいま、7年目…

で、どうなったのか…（所感も含む）
開発研究について－ ちょっと手を広げすぎた感もある…（5つの装置）－ WINREDやIGのような尖がった成果もあり

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資金について－ 自己資金＋外部資金（私大助成、科研費など）－ 人件費については、上記に頼らないルートも…
（例： LLP京都虹光房）

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教育について― 学位取得者 3名－ 開発については、学部時代からの教育が重要－ 真似事でなく、本物のサイエンス／開発が必要（プロを育てるにはプロのレベルを知るところから）－ 必ずしも天文関係に職を求める必要もない（それが結局すそ野を広げ、人材の流動性につながる）