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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

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）. 要旨.

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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

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Presentation Transcript

  1. 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）

  2. 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。 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。 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)。 副鏡焦点位置合わせ完了。 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)。 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)。

  3. (1) 機器構成

  4. (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

  5. (1-2) IF 系ブロック図

  6. (1-3) SAM45 との接続 仮設のスイッチを設置した 2013/Apr./02

  7. Z45V コネクタ背面に入力 Z45H (1-4)旧IF系との接続 EQ SELECTOR CH2 Z45V Z45H H40 H30 CH1 1 2 3 4 EQ IN 5 6 7 8 9 10 11 12 att #4 EQ OUT 4 3 1 2 4を選択 #5 att 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) 5 8 7 6 att #6 MONITOR SELECTOR CONT BE 15 16 17 #5 #6 9 10 11 12 13 14 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

  8. (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

  9. (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）

  10. (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)

  11. (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 • H40 受信機を用いて pointing error 測定 & 補正 • Z45 受信機を用いて pointing error (dAZ,dEL) 測定 (補正は行わない) • (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) • Z45 受信機を物理的に動かす (dX,dY) • 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 (2013/Apr./02)

  12. (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

  13. (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

  14. (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)

  15. (2-4) 副鏡焦点位置合わせ

  16. (2-5) ビームサイズ • 十字スキャン • 連続波@43 GHz • 3C279 • 37 秒角 2013/Jun./09 El scan (scan no. 偶数) AZ scan (scan no. 奇数)

  17. (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

  18. (2-7)主ビーム能率、開口能率 • 観測 (2013/Jun./09) • 連続波@43 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 % • 開口能率 = 50 % （参考）S40 (status report 2012-2013) 主ビーム能率 76%、開口能率 56%

  19. (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)

  20. 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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