Z45 - 国立天文台 野辺山

Report
野辺山 45 m 電波望遠鏡
45 GHz 帯受信機 (Z45) の
アンテナ搭載試験
米倉覚則 (茨城大),
土橋一仁, 下井倉ともみ, 落合哲 (東京学芸大),
中島拓 (名古屋大),
水野 いづみ (鹿児島大/国立天文台)
田中智博, 岡田望, 高津湊, 徳田一起, 長谷川豊, 阿部安宏, 木村公洋, 小川英夫(大阪府立大),
中村文隆, 亀野誠二, 新永浩子, 久野成夫, 高野秀路, 伊王野大介, 川辺良平(国立天文台)
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要旨
• 我々は野辺山 45 m 電波望遠鏡に搭載する新しい 45 GHz 帯両偏波受信機の
開発を行っている。この受信機の目的は、45 GHz 帯の CCS 分子輝線のゼーマ
ン効果の観測により磁場強度を測定し、星形成過程における磁場の役割を明ら
かにする事にある。
• 本受信機の野辺山 45 m 電波望遠鏡への搭載試験を 2013年3月31日から6月
10日にかけて行い、下記の結果を得たので報告する。
1) システム雑音温度 (天頂、大気込み) は、43 GHz において晴天時 125 K 程度。
2) 基準となる受信機 (H40) との指向調整 (ビームスクイント調整) 完了 (AZ, EL とも
に 3 秒角以内のズレ)。
3) 副鏡焦点位置合わせ完了。
4) ビームサイズ:37 秒角程度。サイドローブレベルはピーク強度の 3 % 以下 (点源
連続波源 3C 279, 3C 84 および SiOメーザー源 R Leo などの観測から算出)。
5) 開口能率は 50 % 程度、主ビーム能率は 58 % 程度である (土星の連続波観測
および上記で求めたビームサイズから算出)。
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(1) 機器構成
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(1-1)搭載場所
• 旧系統(H30が設置されていた場所)
• ミラーの数が一番少ない
搭載・冷却作業
2013/Mar./25-26
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(1-2) IF 系ブロック図
5
(1-3) SAM45 との接続
仮設のスイッ
チを設置した
2013/Apr./02
6
(1-4)
旧IF系との接続
Z45V
Z45H
コネクタ背面に入力
EQ
CH2
Z45V
H30Z45H H40
SELECTOR
CH1
1
EQ IN
2
5
3
6
9
#4
#6
MONITOR SELECTOR
7
8
10
11
12
att
4を選択
#5
4
att
EQ OUT
5or6を選択
(5を選択するとHをモニタ)
(6を選択するとVをモニタ)
1
2
3
4
5
6
7
8
att
15 16 17
CONT BE
9
デジタルボルトメータにつないで、
セレクタで #4, #5, #6 を選択し、
R を見た状態で 0.4 V 以下になるように
#4, #5, #6 の att を調整する
10 11
12
#5
13
#6
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(2) 性能評価
• 今回(H25年4-7月)の目標
– 45-m システムに組み込み、データを取得する
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(2-1) 雑音温度測定
• 受信機雑音温度 (Trx) [hot-cold]
50 – 60 K @ 42-46 GHz
(4-8 GHz IF 出力をパワーメータにて測定)
(2013/Apr./01 測定)
• システム雑音温度 (Tsys*) [R-SKY]
– 125 - 150 K (4/2, 4/9)
• ライン観測時の qlook 表示値
– H-pol. 180 K, V-pol. 200 K @ 43 GHz (6月9日)
– H-pol. 200 K, V-pol. 280 K @ 45 GHz (6月9日)
• VLBI BE 32 MHz BW 出力をパワーメータで測定
– (特に V-pol. が高周波側で悪化)
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(2-2) IF 系レベル調整
• SAM45, VLBI 用 E/O (PolariS へ接続), 旧 IF 系 (連続波
BE へ接続) への入力レベルの適正化を行った (パワー
は R 挿入時の値)
• 旧 IF 系 EQ selector 前面出力コネクタ部
-47 dBm (Z45)
-42 dBm (H40)
• SAM45 入力用仮設SW入力部
-28 - -30 dBm (Z45)
-35 - -37 dBm (H40)
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(2-3) ビームスクイント調整 (1)
H40 受信機に対する指向調整
1) H40 受信機を用いて pointing error 測定 & 補正
2) Z45 受信機を用いて pointing error (dAZ,dEL) 測定 (補正は行わ
ない)
3) (dAZ,dEL) => (dX,dY)
[下部機器室の受信機設置位置の座標系]への変換
(dX, dY の座標軸は、下部機器室の通路に対して30度回転している)
dX =1.24 ´ éëdAZ ´ cos ( EL + 30) - dEL ´ sin ( EL + 30)ùû
dY = -1.24 ´ éëdAZ ´ sin ( EL + 30) + dEL ´ cos ( EL + 30)ùû
1) Z45 受信機を物理的に動かす (dX,dY)
2) 上記 1) から 4) を繰り返す
AZ, EL ともに、 3 arcsec 以内のズレに Z45 設置位置を調整した
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(2013/Apr./02)
(2-3) ビームスクイント調整 (2)
• Z45 受信機は回転ステージ上に搭載されているため、「回転
軸」と「受信機の電波軸」とを、一致させる必要がある。
• 回転ステージを 30 度ずつ回転させながら、pointing error を
測定し、受信機設置位置のズレ量をみつもった(回転軸、電
波軸は、ともに鉛直であると仮定)
 測定 (2013/Jun./09)
 手順の確認ができた
 正確な位置合わせは今年秋以降
の再搭載時に実施
円形の部分が回転する
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(2-3) ビームスクイント調整 (2) つづき
回転ステージの回転角
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(2-4) 副鏡焦点位置合わせ
• 副鏡位置 (dZ) を -5, 0, +5 mm の3通りに変え
て、saturn の十字スキャン観測を行い、強度
を測定。
• 最適位置を算出
• dZ を最適位置付近 (-2, -1, 0 mm)に設定して、
再度十字スキャン観測を行い、強度が最大に
なるかを確認
↓
• dZ = -1 mm が最適位置
• (2013/Jun./09測定)
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(2-4) 副鏡焦点位置合わせ
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(2-5) ビームサイズ
• 十字スキャン
• [email protected] GHz
• 3C279
• 37 秒角
2013/Jun./09
AZ scan (scan no. 奇数)
El scan (scan no. 偶数)
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(2-6) ビームパターン
• 2013/May/05, R Leo, SiO maser OTF
• サイドローブレベルは peak 強度の 3 % 以下
• CONTOUR_levels=[1,2,3,5,10,20,30,50,80,90,100] %
H 偏波
V 偏波
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(2-7)主ビーム能率、開口能率
• 観測 (2013/Jun./09)
– [email protected] GHz
– 土星
– 十字スキャン
• 結果
– peak 強度〜14 K
• 解析
– 視直径 18.4 秒角
– ビームサイズ 36.6 秒角
– 土星の輝度温度 150 K
を仮定
• 結論
– 主ビーム能率 = 58 %
(参考)S40 (status report 2012-2013)
– 開口能率 = 50 %
主ビーム能率 76%、開口能率
56%
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(3) 問題点
(1) ライン観測時の強度
(Z45+SAM45, H40+SAM45, S40+AC の観測結果を比較)
– 点源 (SiO maser)
• Z45+SAM45 の強度が他に比べて顕著に強い
– 広がった天体 (CCS core)
• 有意な違いはみられない (ただし S/N 不足)
• (参考)連続波観測時の強度
(Z45+contBE, H40+contBE の観測結果を比較)
– 点源 (3C279)
• 有意な違いは見られない
– 広がった天体(Saturn, Jupiter)
• 有意な違いは見られない
(2) 高周波側で雑音温度が高い (p9 参照)
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今後 (H26.6くらいまで) の予定
• 改造(7〜9月)
– 雑音温度向上
– 周波数特性向上
– アイソレーターを交換する
• 再搭載/立ち上げ(9月後半搭載?)
– PolariS の立ち上げ
– 受信機の性能評価
• 周波数特性
• 出力強度/偏波の安定性
– 偏波校正
– SiO maser の zeeman 効果試験観測
• 強度問題の解明に向けて
– 45m搭載後、いろんな組合せで測定する?
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