3.8 m望遠鏡主鏡エッジセンサ 開発進捗 京都大学 理学研究科 M2 河端 洋人 前回までのスライド 分割鏡制御 ・風による振動（〜数Hz） ・熱膨張 ・鏡の仰角に応じた支持部の歪み 焦点が 合わなくなる 分割鏡の境界にセンサを取り付け、 鏡の位置ずれを測定して補正 ここを小さく したい！ 分割鏡 分割鏡 センサ・ 測定対象の導体板 分割鏡制御の流れ ０．（観測前）位相カメラで光学的に 焦点合わせ １．合わせた位置からのずれを センサで測定 ２．アクチュエータでずれを 補正 ３．１, ２の繰り返し 位相カメラ 分割鏡 分割鏡 センサ アクチュエータ 4 要求仕様など 分解能(rms) 一晩の安定性(rms) 設置箇所 10 nm 30 nm 72 なるべく低コストで！ （センサ配置図） 5 検討中のセンサ • インダクタンス型DS2001センサ(日本システム開発) • 導体板の渦電流がつくる磁場が、コイルの磁場を減少 させることを利用 アルミナセラミック 基板（以下アルミナ） クリアセラム基板 （以下ガラス） 平面コイル f= 1 2p LC 22 mm 21 mm 24 mm ・熱変形が大きい ・低コスト 36 mm ・熱変形が小さい ・高コスト 渦電流 導体板 実験 • 屋外でセンサを48 h駆動 • 導体板は置かない →以後、センサの発振数を平均的な 変換値（1 count = 30 nm）で換算 • 空気の入れ替えが起こる十分な 隙間 風よけ（プラスチック） + 日よけ（スチロール） 固定したセンサ センサ 7 分解能 出力値 (nm) アルミナ基板 ガラス基板 8 8 4 4 0 0 -4 -4 -8 rms = 0.6 nm 0 2 4 6 8 10 -8 時間 (s) rms = 2.3 nm 0 2 4 6 8 アルミナ基板・ガラス基板ともrms < 10 nmを 十分に満たす 10 一晩の安定性 距離 アルミナ基板 気温 (nm) 900 600 300 0 18 20 22 0 時刻 2 4 (℃) (nm) 12 1800 11 10 1200 9 600 8 7 0 6 18 6 ガラス基板 20 22 0 時刻 2 4 •環境（気温が顕著）の変化によって出力値が大幅に 変化し、安定性(< 30 nm)を満たさない •変化の大きさは、アルミナ基板：150 nm/℃ ガラス基板： -250 nm/℃ 6 (℃) 22 21 20 19 18 17 16 15 分割鏡 分割鏡 導体板 測定センサ 測定センサ 環境補償方法 参照センサ 参照センサ （環境依存性を検出） 非観測時 観測時 •位相カメラで焦点を合わせ、その状態を保持 •参照センサと測定センサに様々な環境を 経験させ、出力値の対応テーブルを作成 •テーブルと参照センサの出力値から 11 測定センサの理想値を計算 測定値ー参照値 (nm) 補償後の安定性 アルミナ基板 90 30 nm ガラス基板 270 60 180 30 90 0 30 nm 0 0 800 1600 2400 0 参照値 (nm) 700 1400 2100 • 導体板がない状態では、参照テーブルの作成により 要求仕様を満たす安定性を得る 12 前回から現在までの進捗 （導体板ありの試験） 新ガラスセンサ • • • • 材料：クリアセラムガラス 製作期間：5カ月（今年4月上旬〜8月下旬） 価格：24個で820,000円（単価34,000円） 歩留まり：100x120 mmのガラス板から、 32x18 mmのセンサ12個（損耗率42%） 実験 • 環境（屋外）・駆動時間（48h）などは 以前の実験と同様 【導体板なしのセンサ】 • 穴を空けたプラスチックカゴに センサを固定 【導体板ありのセンサ】 • SUS製のブロックにセンサを センサ 固定 • センサとブロックの間に 低熱膨張ガラス板 （厚み0.6 mm） 導体板（SUS） この下に穴 低熱膨張 ガラス -10816 497 498 -10817 496 -10818 497 -10819 495 496 -10820 494 495 -10821 493 -10822 494 -10823 492 493 -10824 491 492 -10825 -10826 491 1520 00 41540 41560 41580 41600 41620 41640 41660 41680 41700 41520 41540 41560 41580 41600 41620 41640 41660 41680 4170 41500 41520 41540 41560 41580 41600 41620 41640 41660 41680 4170041500 41500 41520 41540 41560 41580 41600 41620 41640 41660 4168 417 補償後の安定性 測定値ー参照値 (nm) 20.01 (C2 C5)(C2 vs C5) exp 20.01 (C2 (C2 vs C7) expvs 20.01 exp 20.01 vs C7 測定センサに導体板なし 測定センサに導体板あり 90 90011237 11237 -81 11236 11236 11235 11235 11234 11234 11233 11233 11232 11232 11231 11231 11230 11230 11229 11229 11228 11228 11227 11227 11226 11226 11225 11225 11224 11224 11223 60 600 11223 -82 11222 11222 11221 11221 11220 11220 11219 11219 11218 11218 11217 11217 30 nm 11216 11216 11215 150 nm 11215 11214 11214 11213 11213 11212 11212 11211 11211 11210 11210 11209 11209 30 300 11208 -83 11208 11207 11207 11206 11206 11205 11205 11204 11204 11203 11203 11202 11202 11201 11201 11200 11200 11199 11199 11198 11198 11197 11197 11196 11195 11195 11194 0 011196 -84 11194 0 30900 700 140030920 2100 0 30900 700 30920 1400 2100 090030920 30940 30960 30920 30940 3096 30880 3094030960 30880 30880 30900 30940 309 参照値 (nm, 参照センサには導体板なし) xp 20.01 (C4 C7) exp 20.01 (C4 (C4 vs C8) exp vs 20.01 (C4 vs C7) exp 20.01 vs C8 →導体板ありだとかなり悪化(最大で5倍強) 11204 11403 11204 ただし、極板の固定方法が粗く、改善の余地あり 11203 11402 11203 11401 11202 11202 11400
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