課題番号               ：S-19-NU-0023

利用形態                ：技術代行

利用課題名（日本語）    ：飛翔体搭載を目指した薄膜光学素子の開発

Program Title (English)  ：Development of  optical devices  for flying objects

利用者名（日本語）     ：三石郁之 1),  中山恵理子 2)

Username  (English)          ：I. Mitsuishi1),  E.  Nakayama2)

所属名（日本語）       ：1)  名古屋大学大学院理学研究科,  2)  名古屋大学理学部

Affiliation  (English)     ：1) Graduate School of Science, Nagoya Univ.,2) Faculty of Science, Nagoya Univ.

 １．概要（ Summary ）

飛翔体搭載 X  線望遠鏡は宇宙空間で太陽光や自身 の輻射により熱流入出量が一定でない動的な熱環境 下におかれる。そのため熱歪みに起因する望遠鏡性能 の劣化を抑えるため、熱制御システムが必須となる。 今回、将来衛星搭載に向けた X  線望遠鏡用受動型熱 制御素子の宇宙環境耐性試験前後の表面状態の観察 を行った。環境試験項目としては、音響試験や原子状 酸素照射試験、静加圧試験となる。

 ２．実験（ Experimental）  上述した三つの試験項目について、各々試験条件を

変え、その前後で素子表面の状態を走査型電子顕微鏡

(JSM-7500F)  を用いて調査した。例えば音響試験とし

ては HII  ロケットの認定試験レベルの 140 dB, 80

秒、原子 状 酸 素 の 照 射 量 と し て は 3×1017-3×1019 atoms/cm2、静加圧試験では 0.005-1  atm となる。こ れらの種々の条件に対し、サンプル表面、特にフリー スタンディング部の破れやシワ、基板とフィルムの剥 離の有無などに着目し、その変化を調べた。

 ３．結果と考察 （Results  and Discussion）  一例として、音響試験前後のサンプル表面イメージ

の比較図、およびフリースタンディング部の拡大図を 載せる。結果として、音響試験については全てのサン プルに対して有意な表面状態の差異はなく、耐性があ ることを確認した。一方、原子状酸素照射や 0.5 atm を超える高い加圧試験では、酸化分解反応により一部 のフィルムの消失、およびフリースタンディング部の 破れなどが生じていた。前者についてはナノメートル 厚程度のアルミ膜、後者についてはフィルム膜質の向 上などが必要となることが分かった。ただし、酸化分 解反応については、端部からの侵食の可能性もあるた め、次回は専用治具を用いての測定を実施予定である。

B e f o r e                                                         A f t e r

5 0 µ m                                                                                          5 0 µ m

 音響 試験前後 の ア ルミ  成膜 済み 単層 グ ラ  フ  ェ  ン サン プ ル  S E M  画 像

( 左：  試験前、 右：  試験後、 右下：  試験後拡大写真）

ど のサン プ ルに お いて も 音響試験前後で 破れな ど の 変化は見ら れな かっ た

2 0 µ m

→H -IIA  ロ ケ ッ ト  の認定試験レ ベ ル 1 4 0 . 5 d B （    標準気

圧で  1 . 9 7 ×1 0 -3  a t m ) への音響耐性を 確認

Fig.  1:  SEM  images before  / after acoustic  testing for single-layer  graphene.

 ４．その他・特記事項（ Others）

本研究を進めるにあたり、大学院生も含めフレキシブ ルな研究環境を提供していただいた坂口佳充先生、そし て多くのサンプルに対し精確かつ迅速に観察を行い、結 果に対しても有用な考察をいただいた林育生氏に厚く 御礼申し上げます。

５.論文・学会発表 （Publication/Presentation）

(1)  中山恵理子,  竹原佑亮,  三石郁之,  田原譲,  堀田貴都 , 北浦良,  吾郷浩樹 , 河原憲治 , Pablo Solis Fernandez, ” 超薄膜グラフェンを用いた飛翔体搭載用 軟 X  線薄膜光学素子の開発”,  日本天文学会 2019 年秋 季年会，2019 年 9 月 12 日．

(2) I. Mitsuishi, “Development of space electroformed-nickel optics”, International workshop on Astronomical X-Ray Optics, Prague, Czech Republic,  Dec. 5th  (2019)

 ６． 関連特許（Patent）  なし。