生研公開2007 天文分光用静電駆動マイクロシャッタアレイ

2019-02-22 (金) 10:26:55 (274d)

IIS Open House 2007

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赤外天文分光用
静電駆動マイクロシャッタアレイ
東京大学生産技術研究所 年吉研究室、東京大学理学部天文センター
説明の対象 光MEMS、天文分光
遠方銀河の形成過程を探る天文学においては、銀河から届く波長数ミクロンの光を手がかりにして、天体までの距離、星団を形成する星のタイプなど、さまざまな情報を集めます。そこで役に立つのが、天体用の近赤外分光器です。天体観測できる晴天のチャンスは年に数十日しかないので、一晩のうちになるべく多数の天体を観測します。
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従来は、天体の座標に合わせて金属製の遮蔽板に孔をあけ、そこを通る天体からの光を光ファイバで受光していました。ところがこの方法では、遮蔽板の交換に時間がかかります(分光器は真空、低温下で稼働するため)。そこで、外部から遮蔽板の開閉状態を制御可能にするために、MEMS技術を用いた静電マイクロシャッタアレイを遮蔽板の代わりに利用する方法を研究しています。
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マイクロシャッタは、薄いSOI基板(活性層厚み1.5〜2ミクロン)の両面をDRIE加工して形成します。シャッタ1個の寸法は、幅100ミクロン、長さ1ミリメートル程度で、これを非常に細いネジリバネ2本(トーションバー、幅1ミクロン、長さ450ミクロン)で支えています。シャッタと基板電極に100〜200Vの電圧を印加すると、シャッタの角度が水平(0°)から垂直(90°)に変化して、スリットをあけることができます。駆動電圧は高めですが、現在構造を見直すことにより、より低い電圧で駆動できるように検討中です。シャッタの開状態を保持するための電圧は、30V程度です。
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これまでに、3×10個のシャッタアレイのサブユニットを試作しました。天文分光器には、約8000個のシャッタが必要なので、サブユニットを敷き詰めることで大型化を検討中です。
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