実験室におけるダスト放射測定システムの開発

实验室粉尘辐射测量系统的开发

• 批准号: 15740115
• 负责人: 宮田 隆志
• 金额: $ 2.43万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15740115/
• 关键词: ダスト; 熱赤外線; 星周星間ダスト

本研究は、熱赤外線放射の精密測定システムを開発することで、固体微粒子からの放射スペクトルの測定を可能にし、最終的には星間空間のダストの放射との比較を行うことを目標としたものである。昨年度の研究では、熱赤外カメラを用いて低温ターゲットを測定し、バックグラウンドとなる室内からの熱赤外放射の影響を調べた。結果、ダストからの微小な放射を測定するためには、実験室環境の微小な熱放射揺らぎを精密に除去できるようなシステムが必要不可欠であることが明らかとなった。特に今研究で用いる10ミクロン帯の赤外線は、熱揺らぎの影響が大きく、光路中の光学部品(窓材、鏡など)温度がわずか0.1%揺らぐだけでもダストの放射を精密に捕らえることが難しくなる。そこで今年度は、この熱変動の影響を除去するための、低温領域に設置できるビームスイッチングシステムの開発を行った。これは10cm程度の平面鏡を冷却アクチュエータで高速駆動させ、バックグラウンドの熱変動よりもはやいタイムスケールでビームをスイッチすることで熱変動の影響をキャンセルする、というものである。ビームスイッチのタイムスケールは0.1秒以下とし、駆動温度は今後の長波長側への発展も考えて30K程度とした。このように高速かつ低温で駆動するビームスイッチシステムはこれまで開発された例がなく、駆動素子やセンサーの基礎実験から研究をスタートさせる必要があった。現在までに低温駆動素子(ピエゾ)の駆動実験および高速フィードバックシステムの開発を行い、ほぼ予定通りの性能を有するシステムが完成している。平面鏡を含めた機械部についても、有限要素法による振動解析を行い、数kHzの固有振動数を持つものができている。また真空冷却チャンバーも改良を加え、システム全体を最低4Kまで冷却できるようにした。近日中にビームスイッチシステム全体を立ち上げ、測定実験に用いるつもりである。

This study は, hot red outside radiation の precision measurement シ ス テ ム を open 発 す る こ と で, solid particles か ら の radiation ス ペ ク ト ル の determination を may に し, eventually に space between は star の ダ ス ト の radiation と の is line を う こ と を target と し た も の で あ る. Yesterday annual の research で は, hot red カ メ ラ を with い て cryogenic タ ー ゲ ッ ト を し, バ ッ ク グ ラ ウ ン ド と な る indoor か ら の hot red outside radiation の affects を adjustable べ た. Results, ダ ス ト か ら の tiny な determination of radiation を す る た め に は, be 験 room environment の tiny な thermal radiation 揺 ら ぎ を precision に remove で き る よ う な シ ス テ ム が need not owe で あ る こ と が Ming ら か と な っ た. Special に today research で with い る 10 ミ ク ロ ン 帯 の red outside は, hot 揺 ら ぎ の が affected き く, の optical components in optical path (窓, lens な ど) temperature が わ ず か 0.1% 揺 ら ぐ だ け で も ダ ス ト の radiation を precision に catching ら え る こ と が difficult し く な る. そ こ で our は, こ の hot - influencing を の remove す る た め に の, low temperature field set で き る ビ ー ム ス イ ッ チ ン グ シ ス テ ム の open 発 を line っ た. こ れ は degree of 10 cm の plane mirror を cooling ア ク チ ュ エ ー タ で high-speed dynamic さ 駆 せ, バ ッ ク グ ラ ウ ン ド の hot - move よ り も は や い タ イ ム ス ケ ー ル で ビ ー ム を ス イ ッ チ す る こ と で hot - influencing を の キ ャ ン セ ル す る, と い う も の で あ る. ビ ー ム ス イ ッ チ の タ イ ム ス ケ ー ル は under 0.1 seconds と し, 駆 temperature は future の long wavelength side へ の 発 exhibition も exam え て 30 k degree と し た. こ の よ う に high-speed か つ cryogenic で 駆 dynamic す る ビ ー ム ス イ ッ チ シ ス テ ム は こ れ ま で open 発 さ れ た example が な く, 駆 dynamic element や セ ン サ ー の basis be 験 か ら research を ス タ ー ト さ せ る necessary が あ っ た. Now ま で に 駆 dynamic element child at low temperature (ピ エ ゾ) の 駆 move be 験 お よ び high-speed フ ィ ー ド バ ッ ク シ ス テ ム の open 発 を い, ほ ぼ designated general り の performance を have す る シ ス テ ム が complete し て い る. Plane mirror を containing め た machinery に つ い て も, finite element method に よ る line vibration analytical を い, several kHz の inherent vibration several を つ も の が で き て い る. ま た vacuum cooling チ ャ ン バ ー も improved を え, シ ス テ ム all を minimum 4 k ま で cooling で き る よ う に し た. Recently in に ビ ー ム ス イ ッ チ シ ス テ ム all を made ち げ, determination of be 験 に with い る つ も り で あ る.

项目成果

Asai, A., et al.: "Evolution of Conjugate Footpoints inside Flare Ribbons during a Great Two-Ribbon Flare on 2001 April 10"The Astrophysical Journal. 586. 624-629 (2003)

Asai, A. 等人：“2001 年 4 月 10 日双带状耀斑期间耀斑带内共轭足点的演化”《天体物理学杂志》。

横山 央明: "太陽活動現象の磁気流体シミュレーション"天文月報. 96. 530-533 (2003)

Hiroaki Yokoyama：“太阳活动现象的磁流体动力学模拟”天文月报96。530-533（2003）。

White, S.M.et al.: "Radio and Hard X-Ray Images of High-Energy Electrons in an X-Class Solar Flare"The Astrophysical Journal. 595. L111-L114 (2003)

White, S.M.等人：“X级太阳耀斑中高能电子的无线电和硬X射线图像”天体物理学杂志。