2005年8月マスク冷却テスト

とうこく

2005年8月28日更新

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このレポートの概要

・マスクの熱収縮率を求めた。拡大率はおよそ1.002である。
  これ以上の精度を求めるにはもう少し解析と実験が必要。
・2005年8月の試験観測では「拡大率＝1.0022」を使用した。
・熱収縮率だけをみるとマスク温度は約190K±40Kである。
・チャンネルによって冷却率が異なる。

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作成したマスクと解析方法
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M3ピンホール
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M3領域から適当に選んだ星の位置そのものにピンホールをあけ、
（熱収縮率をかけず、MOIRCS画像にある星の位置そのまま）
冷えた後のマスクのピンホール位置を比べる。パターンは３種類。
ピンホールは直径約30um。

１. 8月に取得した画像を6月の歪み補整データで補整し、
    0.1170"/pixにピクセルスケール合わせをする。
２. ピンホール位置をimexam
３. 2005年1月観測のM42画像から目的天体の位置をimexam
    （マスクは1月に取得したM3画像を1月の歪み補整データで補整し、
    0.117"/pixでピクセルスケール合わせされたものから作成した。
４. ピンホール位置と天体位置をgeomap(rxyscale)で比較
    連続して撮った画像を各２枚づつ解析。

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ピンホールグリッド
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等間隔であけたピンホールグリッドマスクと、冷えた後の
ピンホールの位置を比較。
ピンホールは10mm間隔で直径30um。

１. 8月に取得した画像を6月の歪み補整データで歪みだけを補正する
２. sectractorでピンホールを検出
３. (2.06218"=1mm＠カセより) 
    10mm間隔 ＝ 2.06218["/mm]*10[mm]/0.1162["/pix] ＝ 177.4682[pix]  ...ch1
             ＝ 2.06218["/mm]*10[mm]/0.1167["/pix] ＝ 176.7078[pix]  ...ch2
    として換算したピンホール位置をgeomap(rxyscale)で比較
    連続して撮った画像３枚を解析。
４. 1月のピンホールグリッドデータも同様に解析。
    9.2mm間隔 ＝ 2.06218["/mm]*10[mm]/0.116495["/pix] ＝ 162.8573[pix]  ...ch1
              ＝ 2.06218["/mm]*10[mm]/0.116872["/pix] ＝ 162.3319[pix]  ...ch2
    １枚しかない画像を解析。

※モザイク精度に問題があることが判明したので、どちらもチャンネルごとに独立して求めた。






Mask
Image
ch1
ch2



xmag
ymag
xmag
ymag



2005/08
pinhole
grid
mMCSA02170220,aMCSA02170103
1.002164
1.002313
1.001825
1.002317
全面まんべんなく
各ch=約80個
ロボハンド=110K


mMCSA02170314,aMCSA02170249
1.002144
1.002296
1.001816
1.002308


mMCSA02170411,aMCSA02170347
1.002140
1.002284
1.001798
1.002322


ピンホールグリッドxy方向平均
1.002149
1.002298
1.001813
1.002316




チャンネル平均
1.002224
1.002065




ピンホールグリッド平均
1.002144




m3_pin1
mMCSA05135549,aMCSA05135549
1.002144
1.002501
1.001479
1.001747
全面まんべんなく
各ch=約20個
ロボハンド=110K


mMCSA05135702,aMCSA05135701
1.002135
1.002498
1.001473
1.001744


m3_pin2
mMCSA02165014,aMCSA02165015
1.002520
1.002717
1.001708
1.001944
ch1=10個/ch2=30個
ロボハンド=110K


mMCSA02165150,aMCSA02165149
1.002507
1.002688
1.001687
1.001916


m3_pin3
mMCSA02162907,aMCSA02162852
1.002208
1.002860
1.001418
1.001359
y方向に偏り
各ch=20個
ロボハンド=110K


mMCSA02163056,aMCSA02163033
1.002199
1.002861
1.001415
1.001361


Ｍ３ピンホールxy方向平均
1.002286
1.002688
1.001530
1.001679




Ｍ３ピンホールチャンネル平均
1.002487
1.001605




Ｍ３ピンホール平均
1.002046
ロボハンド=110K


2005/01
pinhole
grid
dmos6Ac,dmos6Bc
1.002894
1.002625
1.002515
1.002398
全面まんべんなく
各ch=約100個
ロボハンド=約107K
検出器交換注意
2005年1月山頂で撮像





※メモ
１、2005年8月試験観測直前のピンホールグリッド画像の解析では、歪み補整
    と同時にピクセルスケールを0.1170にした画像を使って解析した。
    ピンホールグリッドの熱収縮率がやや大きく出たため、最終的にはピンホール
    グリッドとＭ３ピンホールの画像18枚分の平均をとって 1.002152 となり、
    マスクの収縮率には 1.0022 を使用した。
２、チャンネルによって収縮率が異なっている。
    歪み補整時にモザイクのためにピクセルスケール合わせをしている
    ことによる拡大率の差？
３、geomapのフィット残差は0.1-0.3pix程度。二つ並べた検出器の短軸方向外側
    でフィットがやや悪い。原因は？
４、2005年1月試験観測の解析結果と比べて。
    以前のレポートでは2005年1月データを2004年9月試験観測歪み補整で
    解析していたため収縮率がかなり大きく計算されてしまっていた。
    改めて2005年1月のデータで得た歪み補整を行い、チャンネルごとに独立して
    求めら、今回求めたのと近い値がでた。
    2005年1月のピンホールグリッドは9.2mm間隔で、2005年8月のマスクとは別物。

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残差分布
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・右下矢印が1pix（1pixのズレ＝0.8"スリットで15%のロスに相当）
・向き
  
・「0.1170」はピクセルスケール合わせまでしたもので熱収縮を求めて
  フィットした時の残差分布。

2005年8月
ピンホールグリッド
 0.1170  0.1170


Ｍ３ピンホールグリッド パターン１ (m3_pin1)
 

Ｍ３ピンホールグリッド パターン２ (m3_pin2)
 

Ｍ３ピンホールグリッド パターン３ (m3_pin3)
 


2005年1月 200501_pin（9.2mm間隔、2005年8月のマスクとは別物）

0.117 0.117


xy各方向での残差分布（ピンホールグリッドのばらつき具合い）

  




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マスク温度
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熱収縮率だけから予想されるマスク温度＝約190K。
マスク材質は Aluminum 1100/1145 の合金だがデータがないので、データがあるもので
なるべく純度の高い Aluminum 2014 の曲線と合わせている。
2005年4月の小西くんのカルッセル内でのマスク温度測定では約110Kまで冷えている。




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考察・メモ
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・現時点では「拡大率＝1.002」程度の精度はでている。
  他の誤差を考慮してこれ以上求める必要があるかどうか決める。
  （いずれは厳密に求めたいが、とりあえずは天体がスリットに入る範囲の
    精度を要求する）。
・xy方向の収縮率誤差の原因と思われるもの
  * Scamのピクセルスケールの誤差。
  * 歪み補整時にxy方向の平均をとることで生じる誤差。
     ※ 歪み補整の手順（鈴木くんの2005年2月19日レポート参照）
        チャンネルごとにScam画像(１枚のチップ上)の星の位置と比較。
        解析的に求めた歪み補整をして各チャンネルのピクセルスケール
        をx方向とy方向それぞれ求め、平均した値を各チャンネル
        のピクセルスケールと決めている。
  * 1月と6月で使ったScam画像やチップ場所による誤差。
  * レーザーのxy方向の精度誤差。

・8月に撮った星野イメージからもう一度ピンホールマスクを作って
  マスクイメージを取得すれば誤差が減らせるかもしれない。
・マスク温度は他の方法でも求めてみる。