KOOLSの現状と試験観測報告
岩田 生 尾崎忍夫 服部堯* 沖田喜一
柳澤顕史 清水康廣 吉田道利 海老塚昇**(国立天文台岡山, *ハワイ観測所, **甲南大学)

KOOLSとは可視低分散分光撮像装置
新カセグレン分光器の後継
Kyoto-Okayama Optical Low-dispersion
Spectrograph京都3次元分光器1号機をベースにCCD更新, VPHグリズムの追加
制御系更新, 機能の簡素化 (MLA, FP不使用)

KOOLS内部
GrismsSlitslight path
Filter Wheel

CCD

KOOLSの基本仕様(1)CCD: SITe ST-002A 2k x 4k
Pixel Scale: 0.334”
Field of View: ~5’ x 4.4’
CCD control: Messia5+MFrontKOOLSの基本仕様(2)Imaging:
B, V, R, I + Hα filters (8 Slots)Long-slit Spectroscopy:
Grisms:No.2 6563Å Blaze, 5700-8500Å, R~700 (1.8”slit)
No.5 4400Å Blaze, 3900-6900Å, R~500 (1.8” slit)
VPH683: 6830Å, 6000-7200Å, R~2000 (1.0” slit)
VPH495: 4960Å, 4500-5400Å, R~2000 (1.0” slit)

NOD&SHUFFLE
比較的短い時間の積分を繰り返し, 望遠鏡のNoddingにあわせてCCD上の電荷を移動→CCD上の同じ場所でskyを取得, 精度の高いsky引きが可能

2006年夏からの進捗
冷凍機のインストール
デュワーの更新
ノイズ対策
モータードライバの整理
スリット, スリット交換機構の更新
ドームフラットスクリーンの洗浄,再取り付け
試験観測 (2007/02-03, 2007/08)

冷凍機の導入とデュワーの更新

冷凍機の導入

住友重機械製パルスチューブ冷凍機 (5W@80K)
デュワーの更新 (設計: 沖田)

冷凍機コールドヘッド

冷凍機とデュワー
CCDはこの奥冷凍機コールドヘッド

単結晶サファイア

モレキュラーシーブ

デュワー

読み出しノイズ対策

ノイズ対策デュワー更新後ノイズが増えていた(>20e-)
主に尾崎君が対策作業を実施
CCD-MFront間ケーブルの再製作(ミスミ発注)
電源-MFront間ケーブルの再製作
室内実験での原因究明

ノイズ対策MFront電源, ケーブル, MFront, デュワーなどのグラウンドをちゃんととって(ループを作らずに)電源コンセントのアースへ落とすことで全体的にはかなり減少した.
モーター駆動系のうち, 特にフィルターホイールを制御するものが大きなノイズを出していることが分かった. 使用するとき以外はモーターに電流が流れないように変更して対処.
MFront電源, モータードライバ等の電源それぞれにノイズフィルターをとりつけた.

ノイズ対策
望遠鏡カセグレン焦点にとりつけた状態での調査
望遠鏡が動作しているとノイズは2e-程度大きくなる.
sidereal driveが入ったoperation状態で4-5ADU(9-11e-)
制御室のエアコンが動作していると非常に大きなノイズが出る. 10e-程度. ノイズフィルターをつけても改善しなかった.

ノイズ対策MFrontMFront電源
塩ビシート

スリット更新
1.0”, 1.4”幅のスリットを作成(アルミ製,鏡面加工済)
焦点面ユニット(スリットの交換)を更新(設計: 沖田)
3つのスリットをインストール可能
現在使用可能なスリットは1.0”, 1.4”,1.8”, 5”

ドームフラットスクリーン

試験観測

試験観測(1)2007/02/01-04, 2007/3/20-3/26
主にVPH効率の測定, 標準星測光(撮像)
読み出しノイズが大きい状況での観測

VPH495 THROUGHPUT

Telescope Efficiency,
Atmosphere included

VPH683 THROUGHPUT

Telescope Efficiency,
Atmosphere included

GRISMS THROUGHPUT

Telescope Efficiency,
Atmosphere included

試験観測(2)2007/8/7-8/13
ノイズ対策を行い, ~10e-rmsでの観測
天気: 8/9-11: 概ね晴れ, 8/12-13: 概ね曇り
シーイング: 8/9-10: <1”, 8/11: 1〜3”

試験観測(2)分光観測の限界等級
像面歪曲の調査: 星団の撮像
望遠鏡姿勢差の影響調査
Slit位置は2pixel(~0.7”)程度の変動<4000Åでの効率の簡易測定
3600Å: V-bandと比較して約2-3%の効率

分光標準星8/9 BD+28d4211: No.5 グリズム
8/10 Feige110: No. 5, VPH495, VPH683

分光標準星バイアス差し引き, flat fielding, background除去, 1次元化, 波長較正
カタログ数値と比較→count rate to flux
densityの変換係数の導出
変換係数の多項式fitting(3次)分光標準星
カタログ値

観測データ

No.5, 1”slit分光標準星

カタログ値

観測データ

VPH495, 1”slit分光観測の限界等級恒星の1200sec分光データに対し通常の解析を行い, 標準星データからflux calibrationを行う
恒星のスペクトルを抽出したapertureを利用してbackgroundを抽出し, background noiseを測定→波長ごとの限界等級を導出

NO.5 GRISM SPECTRUM
1”slit, 1,200sec

NaI 4165
Background Noise: ~5ADU(10-11e-)

NaD 5895

BACKGROUND NOISE
Bad Column

No.5, 1”slit分光観測の限界等級点源, No.5, 1”slit, 2x2bin, 1,200sec
1σ 2Wavelength(erg/s/cm /Å)

4,000
5,000
6,000
7,000

1.50E-16
8.00E-17
1.80E-16
1.80E-165σ(AB)
17.4
17.6
16.316.0

BACKGROUND NOISE
Bad Column

VPH495, 1”slit分光観測の限界等級
点源, VPH495, 1”slit, 2x2bin, 1,200sec
1σ 2Wavelength(erg/s/cm /Å)

4,500
5,000
5,500

8.00E-16
2.00E-16
7.00E-165σ(AB)
15.3
16.6
15.0

拡がった天体の検出限界

19.9AB/arcsec2 (5σ)@5000Å

No.5, 1”slit, 1,200sec

拡がった天体の検出限界
Imaging
Filter5σ(Vega mag/arcsec2)

exptimeper frame

B
VRI

22.60
22.55
21.47
21.80

18060
3030

as of 2007/02-03

デュワーのリーク
8月の試験観測開始時に, 真空度が1e-3 torr程度までしか下がらない状態に.
調査と対策:
Heリークチェッカーなどを使用して調査
CaF2窓付近からのリークを検出
真空用接着剤を追加, モレキュラーシーブを交換→試験観測期間中は真空の増引きをしないで1e-5 torr程度を維持した.

デュワーのリーク

カメラレンズからCCDまでの距離が短い光学設計になっているため, CaF2窓はOリングなどを用いた固定方法が使えない. このため真空用接着剤を使用しており,十分な密閉ができていないと考えられる.
窓部分は再製作する. CaF2窓の接着方法の改善が必要.

デュワー窓

接着剤

CaF2窓

作業アイテム
デュワー窓固定方法の検討
ヒーターの配置変更(温度制御安定化)
マニュアル整備
冷凍機フレキホースの絶縁
CCD Linearity: 1e4 ADU付近で折れ曲がり撮像観測に障害今後の予定
2007/12 試験観測
外部機関の研究者による観測を開始
2008年前期
PIタイプ装置, リスクシェア条件での公開
使用希望は岩田or尾崎まで
http://www.oao.nao.ac.jp/~kools/