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整理番号 4606   (公開日 2008年08月20日) (カテゴリ 機械エレクトロニクス航空・宇宙
中赤外線(熱赤外線)分光機による天体観測装置の開発と応用
●内容 天文学では、銀河の誕生、即ち原始銀河の成立ちの解明を目指しているが、この原始銀河の光はドップラー効果(宇宙膨張)で赤方偏移するため、赤外線領域の波長で観測することが必要となる。しかし、この波長帯は大気水蒸気の吸収が強く、従来は地上での観測は不可能とされてきた。
この研究室では、この問題を解決するため、望遠鏡の光路を撮像装置の近傍で瞬間的に切換え、複数画像の情報処理で高い解像度を得る“多点チョッピング観測”装置を開発した。光路切換えは、圧電素子(ピエゾ素子)を用いてミラーを高速(100Hz) で高精度(10nm)に振動させて行い、大気条件の悪い状態でも高精度の観測を可能にする装置を世界で初めて開発したが、真空・低温(4-30 K)の環境下では、耐久性が課題として残っている。更に、ムービングコイルやムービングマグネット方式のアクチュエータやマイクロメカニカルヒンジ(微小テコ)を用いた光路切換装置の改良、開発も試みている。
また、中赤外線領域の分解能と透過率の向上を目指した分光フィルター(波長領域20〜40ミクロン)についても開発中である。これは従来品とは全く異なり、金膜状に微小パターンを印刷(フォトリソグラフィー)することで分光フィルターを実現するものである。
中赤外分光法は、瞬時に分子の種類とその状態を解析でき、その特徴は固体、粉体、繊維、ペースト、液体、溶体、気体など試料に適用可能で、非接触型(非破壊)にあるため、現在はフイルム膜圧、塗料厚・組成などのオンライン工程測定や生体分析に使用されている。更に分解能を高めれば、人工衛星や航空機による地上物質の解析にも応用が拡大すると考えられる。
この研究室で研究開発している低温環境での小型メカニクス及び高感度・高精度の赤外分光機の開発と応用に興味のある企業、団体との共同研究を求めている。
●研究者
教授 宮田 隆志
大学院理学系研究科 天文学教育研究センター
●画像


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「中赤外線(熱赤外線)観測用多点チョッピングシステム」
開発中のチョッピングシステム。右に見える鏡を高速で振動させることによって光路を切り替える。システム全体はアルミ合金製で10K以下まで冷却して用いる。
(C) 宮田研究室

「中赤外線(熱赤外線)バンドパス用のメッシュフィルター」
開発中のメッシュフィルター電子顕微鏡写真。金膜に波長の半分(〜10-15ミクロン)の十字パターン穴を形成することでバンドパスフィルターが形成できる。
(C) 宮田研究室
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上記内容は、各研究者へのインタビューをもとに東京大学 産学協創推進本部で骨子をまとめたものです。
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