MOIRCS Introduction 2003.04.22 　小西 真広

Contents Mechanics ◎MOIRCSの持つ特徴 ◎MOIRCS各部の紹介 （MOS,光学系,検出器系） ◎Future Works Science ◎MOIRCSゼミのテーマ (補足：すばる望遠鏡の装置)

Multi-Object InfraRed Camera and Spectrograph M O I R C S Multi-Object InfraRed Camera and Spectrograph 多天体 近赤外線 撮像 分光器 『近赤外線多天体分光撮像装置』

◎MOIRCSグループのメンバー 鈴木竜二、東谷千比呂 市川隆、勝野由夏、小西真広、 馬場淳一、吉川智裕 山田亨 小俣孝司、西村徹朗 （東北大学/国立天文台） 市川隆、勝野由夏、小西真広、 馬場淳一、吉川智裕 （東北大学） 山田亨 （国立天文台三鷹） 小俣孝司、西村徹朗 （国立天文台ハワイ観測所）

（ｚ，J，H, K’，KバンドとNBフィルター） ・最大４分×７分角の広視野撮像 ◎MOIRCSの持つ主な特徴 　　・0.8～2.5μmの近赤外線の波長域 　　　（ｚ，J，H, K’，KバンドとNBフィルター） 　　・最大４分×７分角の広視野撮像 　　・マルチスリットを使った多天体同時分光 HAWAII-2 CISCOの７倍!! （すばるの赤外カメラ） すばるカセグレン焦点 　外Φ8分角： z～H撮像 内Φ6分角：K撮像、z～K分光 HAWAII-2 約50天体!!

◎MOIRCSの中身 すばる望遠鏡 スリットマスク 焦点面デュワ－ 交換機構 カセグレン焦点面 フィルターターレット 検出器デュワ－ HAWAII-2

◎MOIRCSの中身 １、スリットマスク 交換機構 ２、光学系 ３、検出器系

１、スリットマスク交換機構（MOS機構） 直線導入器 ゲートバルブ マスクデュワー マスク交換時に非常に便利！ ロボットアームを動かす． （0.01mm精度でマスクを操る） ゲートバルブ 本体デュワーと切り離す事が出来る． マスクデュワー スリットマスクが24枚収納出来る． この下に専用の冷凍機がある． （熱輻射を抑えるため150Kに冷却される．） マスク交換時に非常に便利！

１、スリットマスク交換機構（MOS機構） ◎スリットマスク：直径１８０mm、厚さ５０～７０μmのアルミニウムの板 デュワーの中心部分 上から見たところ． 1mm 0.1mm 磁石でマスクが固定される． 放電加工機（EDM）で加工．

１、スリットマスク交換機構（MOS機構） ◎マスク交換手順 １．観測に必要なスリットマスクを 用意してカルッセルに収納し、 　　用意してカルッセルに収納し、 　　予め真空･冷却しておく。 ２．カルッセルが回転し、目的のマ 　　スクが直線導入器の前に来る。 ３．ゲートバルブが開き、直線導 　　入器がマスクをつかむ。 ４．直線導入器がマスクをカセグ 　　レン焦点面まで引きずり出す。 ５．ゲートバルブが閉まったら、 　　観測開始。 （全行程：約15分） 常温での動作は確認済み．

２、光学系 全体が７７Kに冷却される． （それに合わせて設計している．） すばるカセグレン焦点面 視野分割鏡（頂角90°） ウィンドウ すばるカセグレン焦点面 視野分割鏡（頂角90°） コリメータ(3 群 4 枚)：球面レンズ フィルター＆グリズムターレット, コールドストップ カメラレンズ(2 群 6 枚)：球面と放物 全体が７７Kに冷却される． （それに合わせて設計している．）

２、光学系 ◎光学系の仕様（目標） F値（サンプリングレート）：3.926（0.117″/pixel） 波長域 ：0.8～2.5μm コリメート光径 ：φ50mm 透過率 ：50％以上（ただし光学系のみ） Ensquared Energy：70% in 2pix(視野全域（φ８’）で) 　　　　　　　　 80％ in 2pix(最大視野の80％（φ6.4’）で) 軸上色収差：各バンドで140μm以内 倍率色収差：１pixel以内（18μm以内） 2.41μm

２、光学系 ◎視野分割鏡 HAWAII-2（後述）の性能とすばる望遠鏡（口径8.2m）の集光力を最大限に活かすための仕組みで，１光路の場合より最大2倍程度多くの天体の分光を行うことができる。

２、光学系 ◎分散素子：グリズム 現在思案or発注中の仕様は、 ・R～500でｚ&Jバンド ・R～500でH&Kバンド 　・R～1300でJ,H&Kバンド　　　 (slit width=0.5”) レンズマウント アラインメントが終了したオプティカルベンチ 現在は本体デュワーに組み込んでの冷却テスト待ち．

３、検出器系 ◎搭載される検出器：HAWAII-2（Rockwell社） 　　　　　　（HgCdTe Astronomical Wide Area Infrared Imager-2） （http://www.rockwellscientific.com/） ◎仕様(公表値) 　 素子数　　　 ：2048×2048 pixels 　Pixel size　　：18.0μm/pixel 　量子効率　　：約60％（＠0.8～2.5μm） 　Readout noise：＜10e- 　Dark noise ：0.03e- /pixel/sec ＠78K 高い量子効率、低いdarkとreadout noiseを持つ世界最大の赤外センサー． デュワーに搭載した様子→

2048×2048 pixel HgCdTe array（検出器部） ３、検出器系 ◎HAWAII-2の構造 2048×2048 ユニット・セル シリコン マルチプレクサ　（読み出し部：通称MUX） 2048×2048 pixel HgCdTe array（検出器部） インジウム粒 天体光 Motohara 2000 PhD ユニットセル ・マルチプレクサ（読み出し部）とHgCdTe（検出器部）を　インジウムの粒で 　貼り合わせた構造. ・マルチプレクサは4象限（1象限は1024×1024 pixels）が独立に駆動する. ・マルチプレクサの駆動テスト　終了 ・エンジニアリンググレードの駆動テスト及び性能評価　終了

３、検出器系 ◎TUFPAC ( Tohoku University Focal Plane Array Controller) Linux&DSPボード フロントエンド回路 検出器 clock signal Direct Read Out 方式 Correlated Double Sampling法

◎MOIRCSの最新のレイアウト Main dewar optics detector Slit mask exchange unit Support structure Peripherals Slit mask exchange unit Main dewar Support structure Peripherals optics detector Support structure Slit mask exchange unit Main dewar Peripherals optics detector Slit mask exchange unit Main dewar Support structure Peripherals optics detector Peripherals Slit mask exchange unit Main dewar Support structure optics detector Slit mask exchange unit Main dewar Support structure Peripherals optics detector 2002年すばるUM（鈴木）より

◎MOIRCS各部の名称 直線導入器 焦点面デュワー マスクデュワー 冷凍機 オクタゴン１ オクタゴン２ ファットセクション オクタゴン３ 検出器デュワー ゲートバルブ スロート部 本体デュワー スリットマスク交換機構

◎Future Works 各部 全体 2003年秋 ファーストライト予定 ・MOSの冷却駆動実験． ・サイエンスグレードの駆動・性能評価． （・32チャンネル化への改良） 全体 ・予冷配管、MLIなどの組み込み ・本体デュワー内に光学系（レンズは無し）を組み込んでの 冷却テスト． ・レンズをインストールして常温時、冷却時の 光学性能評価． 2003年秋　ファーストライト予定

◎これまでに行なったMOIRCSゼミのテーマ 撮像・分光 　・近赤外でのLyα輝線天体の検出 分光 　・High-zの渦巻き銀河のrotation curve 撮像 　・銀河のバルジ・ディスク分離 　・渦巻き銀河のバルジの構造と形成 　・ERO観測 　・遠方銀河の形態ｰ密度相関 　・銀河の光度関数 　・銀河団の近赤外光度関数 　・CISCOのdeep survey 　・バイアスパラメタ（質量分布と銀河分布）

◎現在すばる望遠鏡に備わっている装置 補足 （第１期共同利用観測装置） 以上７+1台． ・Suprime-Cam・・・大型望遠鏡唯一の主焦点カメラ．Φ30分の広視野を持つ． ・FOCAS・・・可視光での分光撮像偏光装置． 　　　　　　　　マルチスリット多天体分光モードを持つ． ・CISCO/OHS・・・近赤外線でのOH夜光除去分光器．CISCOはそのカメラ部． ・COMICS・・・中間赤外線での分光撮像装置． ・CIAO・・・コロナグラフを持つ．分光・偏光も出来る. ・HDS・・・可視光での高分散分光装置．大型望遠鏡の中では最高分散． ・IRCS・・・近～中間赤外線での分光撮像装置． ・AO･･･波面補償光学装置（補助装置）． 以上７+1台．

◎これからすばるに加わる観測装置 補足 ・MOIRCS・・・近赤外線でのカセグレン焦点撮像、 スリット多天体分光． （第２期共同利用観測装置） ・MOIRCS・・・近赤外線でのカセグレン焦点撮像、 　　　　　　　　　スリット多天体分光． ・FMOS・・・近赤外線での主焦点撮像、 　　　　　　　ファイバー多天体分光．

MOIRCS intro(2003/04/22) 訂正資料 ◎すばるカセグレン視野とＨＡＷＡＩＩ-2の位置関係 下側の検出器が使っていない部分0.5分角 4分角 1分角 4分角 上側の検出器が使っていない部分0.5分角 4分角

Imaging mode 中心の0.5分は2分割される。 Spectrograph mode 4分角 0.5分寄せる 4分角 Imagingでは使わない所