太陽フレア秒角硬X線撮像分光観測で探る宇宙プラズマと宇宙高エネルギー現象の研究

利用太阳耀斑角秒硬X射线成像光谱观测研究宇宙等离子体和宇宙高能现象

基本信息

批准号：
21H04486
负责人：
渡辺伸
金额：
$ 26.71万
依托单位：
Japan Aerospace EXploration Agency
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-05 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究では、太陽フレアに対して、初めてのX線・硬X線直接撮像分光観測をFOXSI-4ロケット実験にて、実現させ、太陽フレアにおける粒子加速とプラズマ加熱の過程を観測的に解明することを目的とする。この観測を実現するために、我々が世界で初めて開発に成功した両面ストリップ型のテルル化カドミウム(CdTe)半導体撮像検出器の開発研究を進展させ、太陽フレアのX線・硬X線直接撮像分光観測に適するように、設計、改良するとともに、精緻な較正試験、性能試験を通して、観測装置システムとして完成させる。当概年度では、FOXSI-4ロケット実験搭載用、CdTe半導体両面ストリップ型検出器の追加製作を実施した。前年度の製作分の動作確認試験で、製造工程の確定はできたので、同じ工程での製作を実施した。また、読み出しASICで動作不良になっていたものがあったが、ASICの再実装を行い、正常動作になるように修復することができた。検出機部分の製作と並行して、観測装置システムとしてのインテグレーションを実施した。フライト用のFPGA IPの確定、オンボードのデータ収集、データ処理ソフトウェアとの噛み合わせ試験を実施して、システムとしての開発、試験を行なった。また、米国が設計、製造を担当する検出器のハウジングと読み出し回路のハウジングに、組み込み、ペイロードシステムに組み込むために、フライト候補品を米国側へ送付した。FOXSI-4の観測装置システムを模擬し、実際に得られる観測データを再現できるようなシミュレータの開発を開始し、そのための計算機の用意を行なった。

在这项研究中，我们将利用FOXSI-4火箭实验实现首次对太阳耀斑的X射线/硬X射线直接成像光谱观测，并将通过观测阐明太阳耀斑中粒子加速和等离子体加热的过程的目的。是为了为了实现这一观测，我们先进研发了全球首次研制成功的双面条形碲化镉（CdTe）半导体成像探测器，正在进行X射线和太阳耀斑硬X射线直接成像光谱仪将进行设计和改进，使其适合观测，并通过详细的校准测试和性能测试，完成观测装置系统。在本财年，我们另外制造了一台CdTe半导体双面条形探测器，用于FOXSI-4火箭实验。我们通过前一年生产的产品的操作确认测试能够确认制造工艺，因此我们继续使用相同的工艺进行制造。此外，一些读出 ASIC 出现故障，但我们能够重新安装 ASIC 并将其恢复到正常运行状态。在制造探测器部分的同时，我们实现了作为观测设备系统的集成。我们通过确定飞行的FPGA IP、采集机载数据以及与数据处理软件进行联锁测试来开发和测试系统。此外，飞行候选产品被送往美国方面，纳入有效载荷系统以及探测器外壳和读出电路外壳中，两者均由美国设计和制造。我们已经开始开发模拟器，可以模拟FOXSI-4的观测系统并再现实际获得的观测数据，并为此准备了计算机。