共同研究成果報告書
平成２７年４月３０日
研究代表者：
氏

名

所属・職

左近 樹
東京大学大学院理学系研究科・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 10月 11月 12月 1月

2月

3月

赤外線ボロメー
タカメラを用いた非冷却赤外線疑似スリット像評価システムの構築/調整(前年度末より継続)
上記強化システムを用いた赤外線疑似スリット像の実測評価
TMT/MICHIの仕様に基づく大型フォーマットイ
メージスライサーの光学設計確
認および各素子の構造設計
TMT/MICHI用大型フォーマット
スライスミラーの試作(2)研究の成果の説明【IFU の開発】
TMT/MICHI において、赤外線面分光機能は、質量放出を伴う大質量星周囲でのダスト形成過程、晩期型巨星周囲での複雑な星周構造、原始惑星円盤の形成や惑星形成の影響等を、分光学的な観点から理解する上で、極めて重要な役割を担う。本研究は、Integral Field Unit (IFU)として TMT / MICHI

に搭載可能で、より高効率で安定した疑似スリット結像性能を実現するイメージスライサーを開発することを目標とする。赤外のイメージスライサー開発において、疑似スリット像に見られる散乱光の低減が解決課題の一つである事が報告されている。H26 年度は、当初の予定通り、前年度までに試作した小型フォーマット(スライス数 5 枚)のイメージスライサーの試作ユニットに対して、赤外線での疑似スリット像の結像性能評価を行うための非冷却測定システムを完成させ、疑似スリット像および散乱光の測定を行った。さらに、最新の TMT/MICHI の光学設計結果に沿って、本格的に MICHI に搭載可能なイメージスライサーユニットの試作に着手し、まずはスライスミラー(スライス数 11 枚)の試作を完了した。

(1) 非冷却疑似スリット像評価システムの構築と疑似スリット像の実測
赤外線を用いた疑似スリット像の評価の目的で、光源には既存の黒体炉(米国 Electro OpticalIndustries 社製赤外線基準黒体炉／LS125；東京大学天文教室所有)およびフィルター交換機構(日本インダストリアル社製 回転式光学フィルター／NIC-120；東京大学天文教室所有)を利用した。さらに、この黒体炉に装着可能なコリメータ(米国 Electro Optical Industries 社製赤外線コリメータ
LC-03)を平成２５年度の本研究費を用いて導入し、赤外線平行光源が実験で用いられるように整備が完了した。その平行光を平成２５年度中に組み上げた小型フォーマットイメージスライサーユニット(Sakon et al. 2013)に導入し、得られる疑似スリット像を、既存の非冷却ボロメータアレイ(日本アビオニクス社製 C200C-N008N；東京大学天文教室所有)を用いて、320×240 素子のアレイ(素子ピッチ23.5m)上に結像させ、散乱光の程度と併せて画像分析を行った(図 1 参照)。

この疑似スリット像評価システムでは、光源となる黒体炉の光は、フィルターホイールにインストールした三種類のバンドパスフィルター(N8.6, N11.7, N14.1)を介して、8.64µm, 11.66µm, 14.14µm の赤外光を選択できるようにして、疑似スリット像や散乱光の波長依存性を調査できるような設定とした。その結果、主として瞳ミラーの加工精度誤差の影響から、疑似スリットを構成する５つのスリットレットのうち、Ch. 4 および Ch. 5 に対応する部分の疑似スリットミラー上での結像位置が想定する場所から外れている事が明らかになった(図１右図参照)。調査の結果、加工機のスピンドルの回転と工具位置の同期のわずかなずれによる可能性が疑われ、その修正ソフトを導入した上での瞳ミラーの再加工・調整を行い、良好な疑似スリット像を実現するための対策を進めている。一方、懸念された散乱光は、小型フォーマットの現試作品においては、疑似スリット像への影響は限定的で、問題ないレベルである事が確認された。(本成果は、TMT Science Forum 2014 において口頭発表。詳細は、Sakon et al. 2014, Proc. of SPIE 9143,91434U を参照)。この測定システムは、MICHI の光学設計に併せて試作する大型フォーマットイメージスライサユニットの疑似スリット像評価システムにも利用する。

(2) TMT/MICHI の仕様に基づく大型フォーマットスライスミラーの試作
実際に、MICHIに搭載するイメージスライサーでは、フォーマットの大型化に伴い、超精密加工の工作精度に対する要求が厳しくなり、第二期装置募集までに十分な技術成熟度を達成するためには、実際にMICHIに搭載する大型フォーマットのイメージスライサーの試作が鍵となる。このため、平成２６年度に、まずは、小型フォーマットのイメージスライサー試作の際に用いた超精密切削機Nanocenterを用いて、単結晶ダイアモンドバイトによるシェーパー加工によって、MICHIに搭載する仕様に併せて設計した大型フォーマット（スライス数11枚）のスライスミラーの試作を行った(図2参照)。今回は、大型化に伴い、瞳ミラーへの設計への負担を軽減する為には、ミラー間の角度精度が特に重要になり、現在シェーパー加工とエンドミル加工で、仕上がり状況の比較を行っている。

[関 連 文 献 ]Sakon, I., et al. 2013, “A design and trial production of the image slicer unit for the mid-infraredspectrograph”, Proc. of SPIE, 8860, 88600Z
Sakon, I., et al. 2014, “A trial production of the image slicer unit for next generation infrared
instruments and the assembly of the evaluation system of the pseudo slit image quality”, Proc. of SPIE,9143, 91434U
Sakon, I., et al. 2014, “Science Application of MICHI's IFU”, TMT in the Astronomical Landscape of the2020s, Thirty Meter Telescope Science Forum, held 16-19 July, 2014 in Tucson Arizona. Online at
http://conference.ipac.caltech.edu/tmtsf2014/, id. 22

使用実績報告書
１．総括表

区
分費

目

予算額（円）

設備備品費

研究費の充当額（円）

決算額（円）
0972,000

972,000

2,160,000

915,965

915,6800272,320

272,320

合計

2,160,000

2,160,285

2,160,000

研究費の額

2,160,000

2,160,000

収 自己調達額

0285

入 その他

0

0

2,160,000

2,160,285

支 消耗品費出 その他の経費

合計

備 考

２．決算費目別内訳(Ａ)支出
ａ 設備備品費
種 別

仕 様

㈱クリス
ｲﾒｰｼﾞｽﾗｲｻｰ
タル光学
ｲﾒｰｼﾞﾐﾗｰ
社製

数量

単価
(円)

金額
(円)

発注年月日

引取年月日

支払年月日

1972,000 972,000

2015/2/23

2015/3/30

2015/4/24

単 価
（円）

金 額
(円)

支払年月日

計備 考972,000

ｂ 消耗品費種 別
ＳＵＲオプトリニ
クスベースＡ５０F
ＳＵＲオプトリニ
クスベースＡ５０A
ＳＵＲオプトリニ
クスベースＡ４９B
ＳＵＲ手動ステー
ジ回転B43仕 様数量

12,862

2,862

2014/7/25

11,901

1,901

2014/7/25

12,862

2,862

2014/7/25

128,728

28,728

2014/7/25

備 考SURオプトロニクス
ホルダーF501-40N
SURオプトロニクス
ホルダーF510H

12,862

2,862

2014/7/25

14,763

4,763

2014/7/25

ゴニオ標準GFSG

136,882

36,882

2014/7/25

アルミ製ホルダー

197,200

97,2002014/8/25

197,200

97,2002014/8/25

134,401

34,401

2014/8/25

評価試験用ジグ蓋

197,200

97,2002014/11/25

評価試験用定盤

197,200

97,2002014/11/25

13,445

3,445

2014/12/25

11,933

1,933

2014/12/25

15,8005,800

2014/12/25

13,866

3,866

2014/12/25

11,445

1,445

2014/12/25

1648648

2015/2/25

115,550

15,5502015/2/25

1450

450

2015/2/25

1540

540

2015/3/25

1540

540

2015/3/25

15,4005,400

2015/4/24

110,800

10,8002015/4/24

アルミ製ホルダー台
ＳＵＲオプトロニ
クスレーザ関連Ｖ
ＡＯＳ

ドリル付沈めフライス（六角穴付ボルト用）
クリーンノールニ
トリル手袋ショート
クリーンノールニ
トリル手袋ショート
クリーンノールニ
トリル手袋ショート
シンガーサージカ
ルマスク ループ
Ｍ２、Ｍ２．５ねじ
トルクドライバー
ＲＩＤ－１２０Ｃ
Ｎ
ドライバービット＋１×６５
ＳＵＳ ＋なべ小ねじ Ｍ２．
５Ｌ６
ＳＵＳ ＋なべ小ねじ Ｍ２．
５Ｌ８
ノジロックネジ
１００点
ノジロックネジノジロック１．
６８
ナベ＋ ２×５外径１．９５
ノジロックネジノジロック１．
６８－１．７２
ナベ＋ ２×５
外径１．９７
ノジロックネジノジロック１．
７５
ナベ＋ ２×５
外径２．０２
エンドミル加工用
工具
シェーパー加工用工具
ｈｉｔボックス３０
ｈｉｔボックス
２０
ｈｉｔボックス
１０
使いきり手袋 極
薄手ニッパクホイル厚手箔

110,800

10,8002015/4/24

110,800

10,8002015/4/24

1194,400

194,400

2015/4/24

264,800

129,600

2015/4/24

1907

907

2015/4/24

1691

691

2015/4/24

1475

475

2015/4/24

1388

388

2015/4/24

2

1,338

2,676

2015/4/24

実験ノート

2972

1,944

2015/4/24

ユニケアグローブ

5997

4,985

2015/4/24

ミニチュアラジオ
ペンチ

12,1802,180

2015/4/24

ステンレス直定規

11,641

1,641

2015/4/24

計915,965

ｃ その他の経費
種 別摘 要

光学パラ
メータ解
析料
国内旅費
国内旅費

東京－
大津
東京－
米子

数量

単価
(円)

金額
(円)

発注年月日

引取年月日

支払年月日

1199,800

199,800

2015/1/22

2015/2/25

2015/3/31

143,300

43,3002015/3/16

2016/3/17

2015/03/31

129,220

29,2202015/3/30

2015/3/30

2015/3/31

備考計272,320

(Ｂ)収入
種別

摘

要

研究費の額

国立天文台からの振込

自己調達額

運営費交付金

その計金額 (円)備考2,160,000285

他2,160,285（注）共同研究の実施に際し、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。