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 ) 。 2

(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

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(1-3) SAM45 との接続

仮設のスイッチを設置した2013/Apr./02

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(1-4)旧 IF 系との接続

CH1

CH2H30

EQSELECTOR

EQ IN

EQ OUT

CONT BE9 10 11 12 13 14

#5 #6

1 2 3 4

5 6 7 8

1 2 3 4

#5

#6 att

att

15 16 17

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

MONITOR SELECTOR

Z45VZ45H

5 6 7 8

9 10 11 12

H40

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 )

4 を選択#4 att

コネクタ背面に入力 Z45HZ45V

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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）9

(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 )

4) Z45 受信機を物理的に動かす (dX,dY)5) 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)

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(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12

(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 13

(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 ) 14

(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• 連続波 @43 GHz• 3C279

• 37 秒角

2013/Jun./09

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AZ scan (scan no. 奇数 ) El scan (scan no. 偶数 )

(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] %

17H 偏波 V 偏波

(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 %

18（参考） S40 (status report 2012-2013)主ビーム能率 76% 、開口能率 56%

(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 )19

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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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