�������Scientiﬁc Note
��� Dome Fuji �������������������������
����+������+�����,����,��Sepp Kipfstuhl-�����+�����.�����.
Development of an optical scanner for Dome Fuji II ice core project
Morimasa Takata+�, Yoshinori Iizuka+�, Hitoshi Shoji,, Atsushi Miyamoto,�, Sepp Kipfstuhl-,Takeo Hondoh+, Shuji Fujita. and Yoshiyuki Fujii.
�,**- � 0 � , ���; ,**- � 2 � ++ ����
Abstract:An optical scanner for stratigraphical study was developed for the DomeFuji ice core project II.The optical scanner measures two-dimensional light scatter-ing intensities and records optical structures of ice cores.We developed the scannerhardware and control software.The line scanner is controlled by a personal computerand is constructed for automatic measurement.The sliding speed of the scanner isabout / mm per second and, therefore, one ice core sample with a standard length forour sample processes (+./ m long) can be measured within about six minutes.The linescanner was transported to Dome Fuji Station, Antarctica, by the wintering party ofthe ..th Japanese Antarctic Research Expedition (JARE-..), and will be used forDome Fuji II ice core measurement by the JARE-./ summer party and successiveparties.
��:���������������������������� ��������������� ���������� ������ �������������������������������������� ���� ���������������������������� ����� ���������������������� ������������ ����� / mm�s �������� ����� ������������� +./ m ������� 0 ���
+ �������������Institute of Low Temperature Science, Hokkaido University, Kita-+3,Nishi-2, Kita-ku, Sapporo *0*�*2+3.
, ��������������������� New Energy Resources Research Center, Kitami Instituteof Technology, +0/, Koen-cho, Kitami *3*�2/*1.
- Alfred Wegener Institute for Polar and Marine Research, P.O. Box +,*+0+, D,1/+/ Bremerhaven, Germany.
. �������� National Institute of Polar Research, Kaga +-chome, Itabashi-ku, Tokyo +1-�2/+/.Present address:
� ������������ Nagaoka University of Technology, +0*-�+, Kamitomioka, Nagaoka 3.*�,+22.
� �����������NationalCollageofMartineTechnology,+***,Shimoyuge,Yuge-cho,Ochigun, Ehime 13.�,/*0.
� �������������Institute of Low Temperature Science, Hokkaido University, Kita-+3,Nishi-2, Kita-ku, Sapporo *0*�*2+3.
����� Vol. .1, No. -, -,2�--1, ,**-Nankyoku Shiryo`(Antarctic Record), Vol. .1, No. -, -,2�--1, ,**-� ,**- National Institute of Polar Research
�������� ������ .. ���������������������� ./ ���������������������������������
+�� � � �
������������������������������� ���������
�� ���� Benson, +30,; Watanabe et al., +312�� ��� ������������ ���
������������� ������������� ���� �������� Vostok
��������������������������������Fujiiet al.,+333;
Basile et al., ,**+�� ������ ������������������������� �
������������������� �������������� ��� �����
���������� �������������������� �����������
������ �Meese et al., +331�� ������������������� ������
��������������� ���������������� ���� ������
����� +3/* ���� +33* ������������������ , �GISP,� �Meese
et al., +331; Alley et al., +331� ��� �������������������� ����
����������������������� ��������� ������ ��
���������������� �NGRIP� ��������������������
����������������� �Dahl-Jensen et al., ,**,�� ��� ���������
�� Dome C ��� �� DML�Dronning Maud Land� ������������ �S.
Kipfstuhl, ����
������������������ ��� ����� ���� ��� ,/** m ����
�������� �� -, ����������������� ����� Watanabe et al.,
+333�� ������������������ ��� ����� ���� ����� ���
��������� 2* ������������������ � ./ ����������
��������������� ������ ��������������������
� ��� ������ ���� ������� ��������������������
��� ������������ �Fujita et al., ,**,�� ��� �������� �����
���������������� �������������������������
��� ������������������� ���� ���������������
����� ������������������ ����� ������� �������
������������� ����� �����������������������
��������������
��� Dome Fuji �������������������329
,.+.�����
� + ������� � , �������� � - ����������� � + ������
���������� ���� ��������� ������ ����������� CCD
�Charge Coupled Device� �������� ����������������������
������������������������������ �PC� ��������
�� ���������������������� �����������������
������� ��������������� ������������� ������
�������������� �������� ����������� �Takata and Fujii,
,***� ������� ������������� �������������������
3* ��������� CCD ���������������� ������������
������� �������� CCD ������������������ �����
� +������� �a� ���� �b� ���� ���� ���������� ��� �������� ������������� �������������������������� ���������������������� ������������ ������ ,.. m ����Fig. +.Design image of equipment.(a) View from top.(b) View from front.The equipment wasmade from a robot module, base frame, ice core sample tray, and a measurement unit.Themeasurement unit was mounted on the movable stage of the robot module and moves alongan ice core sample in order to measure the samples along the whole length.The width ofthe equipment is about ,.. m.
�����330
��������� � - ������� �������������������� ��
�������� ���������� �������������� ��� CCD ����
����� CCD ���������������������������������
��� ���������� CCD �������������� ������������
��������� ������������������ ����������� ���
�������������������� ����������� PC � RS-,-,C ���
������
PC ��� Canopus ��������������������� CCD ��������
�������������� CCD ���������������� +�-* ����� �
������ PC ��������������� ����� �������������
������� �������������������� ������������� �
����������� �OS� ������������������ CCD ������
���������� �������������������������������
�� ���� OS ��������������������� , ������������
��� �� , ���������� PC ����� Adaptec ��� RAID �Redundant Array
of Independent Disks� �������� RAID ��� * �������� ���������
��������������������������� �������������
�� CCD ����������� PC ���������� ��������������
����������� ��� �� PC ������������� ����������
� ,�������Fig. ,.A picture of the equipment.
��� Dome Fuji �������������������331
� -���������� ������������� �������������������� ���������������� CCD ��������� ��������PC ������� PC ����������������������������������������Fig. -.Detailed drawing of the measurement unit.LED lights were reﬂected by mirrors andirradiated on to the ice core sample.A CCD camera detected the distribution of scatteringlight intensity and obtained images were recorded in a digital video recorder and hard diskdrive on PC.An image of ice core sample was obtained by image analysis of the obtainedimages along the ice sample.
� +����������Table +.Details of system components.
Device componentMakerModel
Robot moduleCCD cameraLensLight sourceMirrorComputerCapture boardRAID boardDigital video recorderBase frame
NSKToshibaCanonImacSiguma KoukiTukumo DenkiCanopusAdaptecSonyMeiritu Seiki
XY-HRS,**-RH.*3IK-C.*VF,/ +.. with / mm extensiton ringIDB-+**/++WTFA-0*2*R+,-*.-TH-Series HDVStorm-RT LightATA RAID +,**ADSR--*/* mm alminium proﬁle
�����332
����������������� ��� ������������� ��������
�������� LAN �Local Area Network� ���� SCSI �Small Computer System Inter-
face� ���� DVD-R �Digital Versatile Disk Recordable� ������������� ��
����������������������
���� ������������������������ ������������
� /* mm ������ +1** mm ������������ ��������������
�� ������������ ��������������� ������������
���� ��� ���������������+ mm ��������������� ��
������������������ �����������
����� ����������� ��������������� CCD ������
������������� ����� � , ���������� �����������
���� ���������
,.,.������
,.,.+.���
�������������� ��������� ,/** m �������������
������� ����� ���������������������� �������
���� 3. mm ��� �Takahashi et al., ,**,�� ������������ �������
+* mm ���������� 1. mm ����������������� ���� +* mm
��������������� /2 mm ���� �������� CCD ��������
����������� ������������������ ������������
���� CCD ���������������� ��������������� ����
����������������� ������������������������
������� ������������������������������ ����
���� 1. mm ����� ���������������� /* mm ���������
���������� CCD ����� ���������������������� ��
�� C ������������������ ��������� �����������
��� ������������������������������������� �
��������������������������������� SN�Signal to
Noise� ��������������� �������� ���������������
�� Canon ��� VF,/ +.. � / mm ������������������������
����� ������������� �������� ���������������
�������������������� �������������������
��� Dome Fuji �������������������333
,.,.,.��
���������������������� ������������������
����������� ���������� CCD ������������ +�+,/ ���
����������� ������������������� ���� �������
������� ������������������ ����������������
������������������
�������������������������������� �������� ,
���� ����������� ���������������������� ����
�������������������������������� ���������
��� �������������������� ��� ����������������
����������������������������� ������� +/* W ��
������������������� ���������������� ������
������� ������������������������������� ���
���������������Stemmer Inc. ��� LightLine ������ �����
������������������� �������������� ��������
��������������� ���� ���������� ������������
������ �� LED ��������� ������ ��� LED ����������
����� �������������� LED ��������������������
���� ���� Imac ��� ��� ++ cm �� ,. �������� , � �� .2 �� ���
��������������� ����������� CCD �������������
� +�+,/ �������������������� ��� �,*�C �����������
������ �,/�C ������������������������������� �
��� LED ������� ,/�C ����� LED ���������� , ������� �
������������� LED ��������� /***�0*** ������ ������
�������������������������� LED ������������ �
� ,������ ������������ �������� �������������Table ,.Comparison of light source.“�” mark indicates excellent,“�” mark indicates good, and “�” mark indicates poor.
Light typeStability incold temperatureLow heatradiationPriceMaker
Fluorescent lightLight LineHalogen rod lightLED light
e.g. ToshibaStemmer Imaginge.g. Phoenix DenkiImac
�����334
������������������������������ ���� ���� ����
� LED ���������������������������� ���������
�������� �� LED �������������
,.-.�������
����������� Windows XP Professional edition ������ Visual Basic 0.* �
����� ����� PC ������������� �����������������
����� ���������������������� ���������� +� PC �
������������������������ �������� ���������
���������������������� ,� ������������������
�������� -� ������ PC ������������ ������������
���������������� �����������������
,...����
���� ������������������� �����������������
���������� ��������������������� ����������
����������� ������������������������������
����� CCD ������ LED ����,/�C �������������������
������������� ��� CCD ����������������������
�� ������������������ ���� ��������������� ��
�������������������� ��� PC ��� ����������� ���
���������������������������
,./.����
���� PC ������������������������ ����������
�� ��� ������������������ ���������������� ��
���� ���������������� ����������� ����������
���� / mm�s ���������� �������������� +./ m ������ 0
����������������� ��������������� ���������
������������� ��� �������������������������
�������������������������������� ���������
������ ��������������� ��������������������
���� ���� ������������������
��� Dome Fuji �������������������335
-��������
��������������������������� � .. ����������
�������������� �������� �J �Japan� ������������ ��
���� �� J ������������� � ./ �������������������
�������� ������������� ��������������������
���� ����������� � - ����� ���������� ������ ���
������� ����������������� �����������������
� SN ������������������ ��� ��������������� ��
������������ �������������� ������������ ���
�����������������
�������������������� �������� . ���� �������
����������� ������������� ,. mm ������������� �
�������� ���������������� �����������������
����� ������������������������������������
���� ��������� ����������������������������
������ ��� ��������������� �����������������
�������
J ������������������������� ��������������
����� Dronning Maud Land ������������������ DML �����
������������� ����������������������������
� ./* cm ������������������� ����� ����������������� ��������� ,/0 ���� �������������������� ��������������� ���������������������������� ������ ���������������������������� ��� ����������� ��� �� ����������� ��� ������������������ ������������Fig. ..An image of one /* cm long Dome Fuji ice core sample obtained by a line scannermeasurement.The measurement was carried out using the same measurement unit with thedeveloped equipment.The intensity level is ,/0; white color shows maximum scattering intensityon the image.Rectangular gray color objects show cloudy layers identiﬁed by initial visiblestratigraphy observation.The obtained image shows that the identiﬁed layers were detectedcompletely as strong scattering regions.The obtained image also shows that one identiﬁedlayer (left side) separated into several layers and other cloudy layers could be identiﬁed.
�����336
������
������������� �������������� Niels Bohr ���� Prof.
Dorthe Dahl-Jensen, Prof. Henrik B. Clausen, Dr. Anders Svensson, Mr. Soren Wedel Nielsen �
������������� ������� ���������������������
���������������� ���������� ��� Alfred Wegener Institute �
Dr. Renate Tre#eisen, ������������������������� ������
����������� ���������������������� ��������
�������� ������������������ �����: ��������
������ �������������� ������� � .. ������������
������� ������: ����������������� ���� +.GS*,*,� �
�������
��Alley, R.B., Shuman, C.A., Meese, D.A., Gow, A.J., Taylor, K.C., Cu#ey, K.M., Fitzpatrick, J.J., Grootes,P.M., Zielinski, G.A., Ram, M., Spinelli, G. and Elder, B. (+331): Visual-stratigraphic dating of GISP,ice core: Basis, reproducibility, and application. J. Geophys. Res., +*,, ,0-01�,0-2+.Basile, I., Petit, J.R., Touron, S., Grousset, F.E. and Barkov, N. (,**+): Volcanic layers in Antarctic(Vostok) ice cores: Source identiﬁcation and atmospheric implications. J. Geophys. Res., +*0, -+3+/�-+3-+.Benson, C.S. (+30,): Stratigraphic studies in the snow and ﬁrn of the Greenland ice sheet. CRREL Res. Rep.,1*, 3- p.Dahl-Jensen, D., Gundestrup, N., Miller, H., Watanabe, O., Johnsen, S.J., Ste#ensen, J.P., Clausen, H.B.,Svensson, A. and Larsen, L.B. (,**,): The NorthGRIP deep drilling program. Ann. Glaciol., -/, +�..Fujii, Y., Kohno, M., Motoyama, H., Matoba, S., Watanabe, O., Fujita, S., Azuma, N., Kikuchi, T.,Fukuoka, T. and Suzuki, T. (+333): Tephra layers in the Dome Fuji (Antarctica) deep ice core. Ann.Glaciol., ,3, +,0�+-*.Fujita, S., Azuma, N., Fujii, Y., Kameda, T., Kamiyama, K., Motoyama, H., Narita, H., Shoji, H. andWatanabe, O. (,**,): Ice core processing at Dome Fuji Station, Antarctica. Mem. Natl Inst. Polar Res.,Spec. Issue, /0, ,1/�,20.Meese, D.A., Gow, A.J., Alley, R.B., Zielinski, G.A., Grootes, P.M., Ram, M., Taylor, K.C., Mayewski, P.A. and Bolzan, J.F. (+331): The Greenland Ice Sheet Project , depth-age scale: Methods and results. J.Geophys. Res., +*,, ,0.++�,0.,-.Takahashi, A., Fujii, Y., Azuma, N., Motoyama, H., Shinbori, K., Tanaka, Y., Narita, H., Nakayama, Y.,Kameda, T., Fujita, S., Furukawa, T., Takata, M., Miyahara, M. and Watanabe, O. (,**,): Improve-ments on the JARE deep ice core drill. Mem. Natl Inst. Polar Res., Spec. Issue, /0, ++1�+,/.Takata, M. and Fujii, Y. (,***): A laser tomograph technique for ice core stratigraphy. Polar Meteorol.Glaciol., +., +0�,0.Watanabe, O., Satow, K. and Okuhira, F. (+312): Stratigraphic analysis of ﬁrn and ice at Mizuho Station.Mem. Natl Inst. Polar Res., Spec. Issue, +*, ,/�.0.Watanabe, O., Kamiyama, K., Motoyama, H., Fujii, Y., Shoji, H. and Satow, K. (+333): The paleoclimaterecord in the ice core at Dome Fuji Station, East Antarctica. Ann. Glaciol., ,3, +10�+12.
��� Dome Fuji �������������������337