2005年1月 マスク冷却テスト

とうこく

2005年1月10日
2005年5月 6日 更新

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このレポートの概要

・2005年1月のヒロでの実験より、マスクの熱収縮率を求め、
  収縮率 ＝ 0.995 とした。

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 実験
スリットマスクを冷やして、収縮や変形などを見るテストを行った。
検出器で撮ったマスク画像を使った初めてのテストである。

マスクは３種類用意した。準備についての詳細は別レポート。

１）ピンホールのグリッドパターン＋小穴     →冷却パラメータ探し
２）ピンホールのグリッドパターン＋大穴     →パターンによる影響のチェック
３）スリットのグリッドパターン             →スリットの冷却による変形など

ピンホール・グリッドパターン＋小穴	H/K	exp=0sec	（１）HKバンド各5枚づつ撮像（２）焦点面で5時間放置。その間10分おきにHバンドで１枚撮る。最後にKを続けて5枚。
ピンホール・グリッドパターン＋大穴	H/K	exp=0sec	HKバンド各5枚づつ撮像
スリット・パターン	H/K	exp=0sec	HKバンドで各5枚づつ撮像

 解析と結果
(1) ヘッダに DET-ID を書き込む
(2) Y軸反転
(3) ±９０°回転
(4) 象限のズレ修正
(5) distortion補正
(6) モザイク化
(7) 各画像チェック
(8) ピンホールを sextractor で検出して設計値と比較

(4)は壱さんの、(5)(6)(8)は鈴木くんの作ってくれたタスクを使った。



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◎ 冷却効果について
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今回の実験では、カルッセル熱パス改良後の冷却実験が不十分なため
マスクの温度は不明。160K以下と予想される。
となり合うピンホール間の距離をもとめ、設計値と比較し収縮量を求めた。
下のグラフはx方向とy方向について実測距離をプロットしたもの。
ピンホールは両方向ともに同じ間隔。色の違いは検出器の違い。検出器の
境目（x=1800pixあたりの縦列）はピンホールの間隔（設計値）が異なるので外した。

mask#	x(Ch1)平均 x(Ch2)平均	y平均 [pix]	全平均 [pix]	設計値 [pix]	収縮率
lab_mos23	165.421 165.683	165.631	165.569	166.4215 （9.2mm）	0.99488 ---- 膨張率 1.00515
lab_mos24	165.406 165.605	165.670	165.569	166.4215 （9.2mm）	0.99488 ---- 膨張率 1.00515


換算パラメータは、1pix = 0".114、 1mm＠カセ  = 2".06218。

この結果より、1/膨張率＝1.005 として、M42のマスクを作る際にはFOCAS/MDPで
作製したsbrファイル（天体の座標をレーザー工作用にxy座標に変換したもの）
の各値にかけることにした。

考察・メモ
(1) この解析当時は、歪み補正を0.114"/pixとして行っていた。
(2) ピンホールはサチってないものを選んで距離をとった。
    1画像につき130個程度の距離の平均値である。
(3) y方は端で距離のばらつきが大きい。x方向は中心でやや大きい。
(4) 検出器によって収縮率に差があるように見える。
    （ピクセルスケールの差なども考えられる。）
    歪み補正の差は十分小さいはずである。
(5) 距離の最大誤差は約2pix（約0.2秒）で、0.5秒幅スリットの場合
    半分ほどズレる可能性がある。
(6) この結果から推定されるマスク温度は、アルミの熱膨張係数αを
    α=23E-6[1/K]とすると（この係数は低温でもう少し小さくなる）、
    100K程度には冷えていることになる。
    新しい熱パスになってから長時間冷やした場合のマスク温度を
    測定してないので判断できない。
         結果（平均値）より、dl/l=0.005
         理論値はdT=200Kのときで、dl/l=αdT=0.0046

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◎スリット形状について
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未調査。


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◎焦点面での時間経過（による温度変化によるスリット位置の変化）について
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カルッセルから出して焦点面に入れた直後と５時間経過後の画像を比較して
同じピンホールの位置の差の平均をとったところ、平均で0.27pixほぼ同じ
方向に移動していた。（ピンホールは全面にわたってランダムに選んでいる。）
原因は不明。温度上昇？

鈴木くんの作ったイメージマッチスクリプトを使って（sextractorで検出後に
同じ天体を他の画像でピックアップして位置のズレをgeomapで測定する）
測定した場合も同様に平均で 0.23pix 同じ向きに動いていた。
（sextractorの拾ったものを個々にチェックしていないのでゴミも拾っている
可能性がある。）

0.2pix＝約0.023"なので、とりあえず今はこれで問題なしとする。


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この実験については後日改めて解析してレポートする。