広視野・超軽量Ｘ線望遠鏡とマイクロカロリメータを用いた電荷交換反応の開拓

使用宽视场超轻 X 射线望远镜和微量热计开发电荷交换反应

• 批准号: 13J05865
• 负责人: 小川 智弘
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Tokyo Metropolitan University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J05865/
• 关键词: X線天文; X線望遠鏡; X線光学; MEMS; Wolter I 型光学系; 超軽量X線望遠鏡; ドライエッチング; 高温塑性変形; 原子層堆積法; カリ一ナ星雲; 大質量星形領域

本年度は、博士論文に向けた研究を行った。研究テーマは、マイクロマシン技術を用いた、次世代超軽量Ｘ線望遠鏡の開発。これはマイクロマシン技術を用いた独自の手法であり、ドライエッチングを用いて約300 um 厚の薄いシリコン基板に、幅約 20 um の曲面穴を開け、側壁を 反射鏡として用いる方法である。X線反射鏡には um スケールで約 1 nm rms を切る表面粗さが求められるため、側壁を平滑化する高温アニールを加え、さらに天体からの平行光を集光するため高温で球面に塑性変形する。反射率を上げるため Ir 膜付けを行い、異なる曲率で変形した２枚の基板を重ねれば、X線望遠鏡でよく用いられる Wolter I 型望遠鏡となる。本手法では、鏡が微細なため、世界で最軽量を実現できる。本望遠鏡は、バイナリーブラックホール探査衛星「ORBIS」に搭載が検討されている。博士論文ではこれまで問題とされてきた、角度分解能と有効面積が設計値を満たさないこと、焦点距離は設計焦点距離より伸びる原因についての調査を行った。方法としては、光線追跡シミュレーションを用いて過去のX線照射実験結果の再現を行った。光線追跡シミュレーションとは、光子１個１個に対して幾何的な経路を計算するものである。この光線追跡シミュレーション中のパラメータサーチにより、実験結果を再現する要因を探した。その結果として、反射の際に反射方向に角度の広がりを持つ場合に、実験結果をよく満たし、このパラメータが角度分解能と有効面積および焦点距離に大きく影響することを明らかにした。

This year's doctoral thesis is going to be studied. Research on the development of next-generation X-ray telescopes This technology is used in its own way. It is used in a thin substrate with a thickness of about 300 um and a curved hole with a width of about 20 um. It is used in a reflective mirror on the side wall. The X-ray mirror is about 1 nm rms thick, and the side wall is smooth. The high temperature is added, and the parallel light of the celestial body is collected. Reflectivity is higher than that of Ir film. The curvature is different. The two substrates are heavier than each other. The X-ray telescope is used in Wolter I telescope. This method is very small, and the world's most powerful. The telescope is equipped with a satellite "ORBIS" for exploration. Ph.D. Thesis: Problems, Angle Decomposition, Effective Area, Design Value, Focus Distance, Design Focus Distance, Reasons, Investigation The method is to reproduce the results of X-ray irradiation in the past by means of light tracing. The light trace is a single photon, and the geometric path is calculated. The main reasons for this are: The result is that the angle of reflection is different from the angle of reflection, and the result is different from the angle of reflection.

项目成果

First X-ray imaging with a micromachined Wolter type-I telescope

首次使用微机械 Wolter I 型望远镜进行 X 射线成像

• DOI: 10.1007/s00542-016-2906-3
• 发表时间: 2016
• 期刊: Microsystem Technologies
• 作者: T. Ogawa;Y. Ezoe;T. Kakiuchi;M. Ikuta;M. Sato;K. Nakamura;M. Numazawa;K. Takeuchi;M. Terada;T. Ohashi;I. Mitsuishi;K. Ishikawa;K. Mitsuda;K. Morishita;K. Nakajima
• 通讯作者: K. Nakajima

Iridium-coated micropore x-ray optics using dry etching of a silicon wafer and atomic layer deposition

使用硅晶片干法蚀刻和原子层沉积的铱涂层微孔 X 射线光学器件

• DOI: 10.1364/ao.52.005949
• 发表时间: 2013
• 期刊: Applied Optics
• 影响因子: 1.9
• 作者: T. Ogawa;et al.
• 通讯作者: et al.

Diffuse X-ray emission from star forming region of Carina nebula.

船底座星云恒星形成区域的漫射 X 射线发射。

• 发表时间: 2014
• 作者: T. Ogawa;et al.;Tomohiro Ogawa;Tomohiro Ogawa
• 通讯作者: Tomohiro Ogawa

X-ray irradiation test of MEMS-based X-ray optic

基于MEMS的X射线光学器件的X射线辐照测试

• 发表时间: 2014
• 作者: T. Ogawa;et al.;Tomohiro Ogawa
• 通讯作者: Tomohiro Ogawa

Diffuse X-ray emission from a Southwest Region of Carina Nebula with Suzaku

船底座星云西南区朱雀的漫射 X 射线发射

• 发表时间: 2014
• 作者: T. Ogawa;et al.;Tomohiro Ogawa;Tomohiro Ogawa;小川智弘
• 通讯作者: 小川智弘