•ピーニング処理を用いた
X線反射鏡の製作
•X線望遠鏡用反射鏡の
表面形状向上の研究
宇宙物理実験研究室
鈴木 真樹
大熊 隼人
ピーニング処理を用いた
X線反射鏡の製作
宇宙物理実験研究室
鈴木 真樹
X線望遠鏡
X線望遠鏡・・・・天体からのX線を集光し結像する
反射鏡
多重薄板型‥‥非常に薄い反射鏡を多数同心円状に並べたもの
X線
入射角θ<1°
X線
回転放物面 回転双曲面
検出器
〜1400枚の反射鏡
検出器
Wolter I型斜入射光学系
母線: 101.6mm
見込む面積が小さいので集光できる光子が少ない
X線反射鏡
X線反射鏡の製作工程
• 反射鏡基板の製作
•
•
反射鏡基板の切り出し (発注)
•
バリ取り
•
ローラーによる粗成形 (20秒/枚)
•
熱成形 (200度、10時間)
バリによる端の折れ曲がり
(50秒/枚)
反射鏡面の製作
平らな反射鏡基板を作る為には
バリ取りが必要である
基板のうねり
切り出されたアルミニウム薄板
電動やすり(ルーター)によるバリ取り
ローラーによる粗成形
熱成形
金型
バリ取りの問題点
• 大量の基板を処理するには手間がか
かる
1400(枚)×4(辺)×2(裏表)=11200回
• バリを落とすパラメータの定量化が
難しく、基板に個人差が生じる
ピーニング処理の導入
ピーニング処理とは
エージェント
• 治具により大量の
基板を一度に処理
ノズル
可能
ピストル圧力
• パラメータが設定
でき個人差がでな
い
ピーニング処理の概念図
時間
ピーニング装置
• 処理工程の短縮
微細粒子を吹き付けてバリを除去
ピストル圧力と処理時間
バリ
ピストル圧力:
測定方法0bar
3[μm]
12
[μm]
3[μm]
12[μm]
レーザー変位計
[μm]
00[μm]
0[μm]
0[μm]
バリが落ちていない
ピストル圧力: 2bar
-3[μm]
-12[μm]
-3[μm]
-12[μm]
処理された部分
レーザー光
~300μm
曲がりは50μm
ピーニング処理
曲がりは約3μm
•低い圧力
: バリが落ちない
ピストル圧力:1bar
•高い圧力
端が曲がる
処理時間:約8秒
•長時間
ピーニング処理部分を横切
るように表面形状を測定
熱成形と形状測定
7枚同時にピーニング処理
反射鏡基板
押さえ棒
マスク
母線
反射鏡基板
支持板
7枚の反射鏡基板を熱成形する
母線方向の表面形状を測定
キャップスクリューネジ
結果
#7
~3μm
#7
~4μm
〜5μmの曲がり
ピーニング処理
ルーター処理
• 端の部分の形状に注目すると
まとめと今後の展望
• ピーニング処理でバリを落とす為の、装置のパ
ラメータの最適化を行なった(ピストル圧力:1bar,
処理時間:約8秒)
• 基板の中央付近におけるうねりを3〜4μm程度に
抑えることができた
• 熱成形後の基板の端の曲がりを抑えることが今
後の課題である
補足1: 噴射角度
基板表面に対して浅い角度で処理した基板の表面形状
基板表面に対し垂直に処理した基板の表面形状
• 基板表面と噴射角度には関係がある
表面に周期構造のできない垂直方向からの
ピーニングをおこなう
補足2: 治具について
押さえのバー
バーでネジ止めし、強固に固定
反射鏡基板
180°回転
キャップスクリューネジ
補足3: ピーニング処理時のマスク
3[μm]
0[μm]
-3[μm]
3[μm]
0[μm]
境界に凸形状ができる
基板とマスクの間に隙間を作る
境界の凸形状を除去
-3[μm]
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PowerPoint プレゼンテーション - ピーニング処理を用いたX線反射鏡の製作