Jグリズム高分解能化
2010年2月4日更新


・グリズムで高分散化するためには、屈折率の高い材質を使うこと。
・視野をケらないためと、ルーリング加工の制限のため、プリズムの頂角には限界がある（〜40°）。
・大きな頂角になると、大きなブレーズ角が必要になる。
・赤外線域で「透過率が高く」「屈折率が高い」材質は限られている。KRS5、Ge、Si、ZnSeなど。
・加工方法としては、ダイレクトルーリング、エッチングなど。
・材質の機械的特性（硬度など）、熱的特性（熱膨張係数など）、材質（ガラス、結晶、多結晶など）の素性。
・Geは屈折率4.0879@2.2um。透過率は0.5以下で低い。透過領域は2-10umで、J-bandは透過しない。
・EMIR@GTCのグリズム。ZnSeにダイレクトルーリングで作ってみたけど難しかった。
　結局、Pseudo-grismでR=5000(J)、4250(H)、4000(K)を達成している。
　平面のグレーティング（FS)をプリズム（ZnSe）でサンドイッチに並べてグリズムのように使う。
　平面グレーティングはJobin Yvon製。
　各素子の間には空間がある。低温での接着剤の問題がなくなる。グレーティング基盤材の選択肢も広がる。
　迷光はないか？
・名大でZnSへの微細溝加工に挑戦。精度的には微妙。

材料調査（n>2のものだけ） 　　メモ：透過率と屈折率は反比例




材質名
屈折率
透過率
熱伝導率
[W/cm/K]
比熱
[J/g/K]
線膨張係数
[1/K]
ヤング率
[GPa]
ヌープ硬度
[kg/mm2]
密度
[g/cm3]
ポアソン比
メモ


BaF2
2.413@0.85um
2.388@3.24um
80%@3-10um
11.72
0.41@300K
18.1E-6@173-473K
53.07
ヌープ硬度
4.89
0.343
熱ショックに弱いので冷却注意。


ZnSe
2.4609@1.4um
2.4437@2.2um
70%@1.5-14um
0.18@293K
0.356
7.57E-6@293K
67.2
105-120
5.27
0.28
多結晶。粉末は毒性。強酸に弱い。J-bandでは使えない。


ZnS
2.275@1.4um
2.263@2.2um
>70%@3-10um
0.167@293K
0.469
6.8E-6
74.5
210-240
4.08
0.27
硬度高い。軍事用など。脆性材料。


KRS-5
2.4462@2um
65%@0.9-25um
0.544@293K
0.2@273K
58E-6??
15.85
ヌープ硬度
7.371
0.369
透過率高い。混晶。比較的軟らかく光学研磨に対しては十分な硬度がある。


Si
3.49@1.4um
3.45@2.05um
50%@1.2-5um
163.3@273K
0.703
4.15E-6
131
ヌープ硬度
2.33
0.266
コーティングなどがしやすい。


GaAs
3.34@8um
~50%@1-11um
55@300K
0.318@273K
5.7E-6@300K
82.68
ヌープ硬度
5.32
0.31
吸湿性なし。水蒸気・酸などと反応して有毒なアルシンを発生するので取扱注意。



参考文献
・II-VI
・応用光研
・Neotron


今のところ考えられる手段（優先度高い順）
１）EMIR式に、板のグレーティングとプリズムを組み合わせる。
　　（メリット）特殊な技術や開発要素がない。
　　（デメリット）・マウントが少し大変。
　　　　　　　　　・面数が増えることによる効率ロス。迷光。
　　　　　　　　　・依然として高さ方向に制限があるので注意。
２）改良した方法で（市川・市山VPH-Jとは異なる方法で）VPH-Jを作ってもらう。
　　中嶋さんの進路に大きく影響される。
　　VPHのサインカーブ的な透過曲線は、広視野多天体分光装置には馴染まない
　　（視野の位置によって透過曲線がシフトするため）。
　　ただしJバンドは幅が狭いため、感度幅の広いVPHを作ればなんとかなるのではという期待がある。
３）ZnSeで削る方法を再検討する。東北大工学部ナノテクに相談する。開発時間がかかる。


メモ
・余っているZnSeプリズムがあるので何かの試験に使える。MOIRCS用サイズ。
　ただし、内部異物があり全体的に不透明感のある不良品。