惑星探査機搭載用高速中性粒子観測器の開発

行星探测器用高速中性粒子观测装置的研制

基本信息

批准号：
14740288
负责人：
浅村和史
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Institute of Space and Astronautical Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

磁気圏を持つ惑星では、磁気圏内で起こったプラズマ現象によって加速・加熱されたプラズマ粒子の一部が磁力線沿いに惑星に向かって降り込んでゆくと考えられる。惑星に希薄な大気しか存在しない場合、降り込み粒子は惑星表面に直接降り注ぎ、惑星表面からは表面を構成する粒子の一部がたたき出される(スパッタリング)こととなる。これらのスパッターされた粒子を撮像観測すると、磁気圏内で起きたプラズマ現象の空間的広がりや時間変化などの情報が得られると考えられている。しかし、スパッターされる粒子のほとんどは中性粒子であり、その撮像観測技術には未だ問題点が残されている。本研究の目的はスパッター粒子を主なターゲットとした高速中性粒子分析器を開発することである。本年度は質量分析部に飛行時間分析(TOF)法を用いることとし、センサー設計を行った。今回用いるTOF法では、入射粒子をMgO等の表面に衝突させ、放出された二次電子を計測する。同時に表面で反射した粒子も別の検出器で計測し、二つの信号の発生時間差から粒子の速度を割り出す。このようにすることで、低エネルギーから高エネルギーにわたって質量分解能を維持できる。また、高速中性粒子のフラックスは観測器のノイズ源となる太陽紫外線フラックスに対し、圧倒的に少ないと考えられる。TOF法は原理的にある一定時間内に現れる二つの信号が必要である。ところが、TOF部内において一個の光子は一つの信号しか出せないために、TOF法を利用すると太陽紫外線除去効率を効果的に上げることができる。現状の観測器の質量分解能(M/dM)は約4であり、NaとK/Caを十分な精度で分離できる。またエネルギー分解能(E/dE)は約1、角度分解能は15° x 30°である。

在具有磁层的行星上，人们认为某些血浆颗粒被磁层内发生的血浆现象加速并加热，沿着磁场线朝向行星。如果行星只有薄的气氛，则颗粒直接下降在行星的表面上，而构成表面的某些颗粒被敲出（溅射）。人们认为，这些溅射颗粒的成像和观察将提供诸如磁层内发生的血浆现象的空间扩散和时间变化之类的信息。但是，大多数要溅射的颗粒是中性颗粒，成像观察技术仍然是一个问题。这项研究的目的是开发高速中性粒子分析仪，主要针对溅射颗粒。今年，大众分析部将使用飞行时间分析（TOF）方法，并进行了传感器设计。在这次使用的TOF方法中，入射颗粒与MGO之类的表面碰撞，并测量发射的二级电子。同时，使用另一个检测器来测量从表面反射的粒子，并根据两个信号之间的时间产生差异确定颗粒的速度。通过这样做，可以从低能到高能量保持质量分辨率。此外，与太阳能紫外线相比，高速中性颗粒的通量被认为非常小，这是观察装置中噪声的来源。 TOF方法需要两个在一定时间内出现的信号。但是，由于一个光子只能在TOF部分内发出一个信号，因此TOF方法可以有效地提高太阳能紫外线去除的效率。观察仪器的当前质量分辨率（m/dm）约为4，允许在Na和K/Ca之间进行足够的精度。能量分辨率（E/DE）约为1，角分辨率为15°x 30°。