月・惑星探査用次世代中性子撮像装置の開発

开发用于月球和行星探测的下一代中子成像装置

基本信息

批准号：
17740293
负责人：
奥平修
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Waseda University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

空間分解能10kmを持つ月・惑星探査用中性子分光計の開発これまでの設計に基づき、検出器の試作によりデータ取得を行った。また、マルチコリメータ方式に加え、ピンホール方式についても提案検討した。速熱中性子は熱化させてカドミウムに吸収させる必要があるため、個々のコリメータに減速材が必要であるが、ピンホール式ではコリメータが一つとなり、機構を単純化できる。一方で中性子の入射方向決定のために、反応点の3次元的な位置決定が必要になるが、ワイヤーを縦方向に複数配置することで対応できる。また月漏洩中性子を計算した結果、カウントの面でも不利にならず、月極域での水素の検出は可能な範囲であると予想される。試作した検出器は、電極に直径20umのニクロム線を用いた円筒形(直径30mm,有効長200mm)比例計数管を6本並べた構造を持つ。まず4Heガスを10atm封入、ベータ線のエネルギースペクトルから印加電圧と増幅度のデータを得た。1.5〜1.6kVで十分な増幅度(10^4以上)が得られた。また電極の両端に電荷有感型プリアンプを接続し、ワイヤー方向の位置分解能を測定した。10atmのPRガスとX線を用いた実験では、位置分解能が約9.5mmであった。これはピンホール方式では(反応点により変化するが)月面上の約3.5〜5kmの空間分解能に相当する。(マルチコリメータ方式では、コリメータ形状により約6kmが達成可能である)1)空間分解能を向上させる方式として、マルチウインドウコリメータ方式、およびピンホール方式を提案。2)月探査を想定して、各方式の最適と思われる形状とその空間応答関数を計算、1年間の観測で極域1000カウント以上の計測ができると予想。極域で0.1wt%以下の検出限界を得られることになる。3)位置有感のHe比例計数管を試作し、十分な空間分解能(5〜6km)をもつ位置分解能を達成できた。

使用先前设计的原型探测器获得了空间分辨率的月球和行星勘探的中子光谱仪的开发。除了多重碰撞系统外，我们还提出并检查了针孔系统。由于需要通过镉加热和吸收快速热的中子，因此单个准直仪需要还原器，但是在针孔类型中，准直仪成为一个，这使得可以简化机制。另一方面，为了确定中子的入射方向，有必要确定反应点的三维位置，但这可以通过在垂直方向上排列多个电线来完成。此外，月球泄漏中子的计算表明，计数上没有缺点，并且预计每月极性区域中的氢检测在可能的范围内。原型检测器具有一个结构，其中六个圆柱形（直径30mm，有效长度为200mm）比例计数器排成一列，直径为20um作为电极。首先，将4HE气体封装在10 atm上，并从β射线的能量光谱中获得有关施加电压和扩增的数据。从1.5至1.6 kV获得了足够的扩增程度（10^4或更多）。此外，将电荷敏感的前置放大器连接到电极的两端，并测量了导线方向的位置分辨率。在使用10ATM PR气体和X射线的实验中，位置分辨率约为9.5mm。在针孔系统中，这对应于月球上方约3.5-5公里的空间分辨率（尽管它取决于反应点）。（在多圈系统中，由于准直仪的形状，可以达到约6公里的速度）1）提议多窗口直接仪系统和针孔系统作为改善空间分辨率的方法。 2）假设有月球探索，我们计算出似乎对每种方法及其空间响应函数最佳的形状，并预测可以通过一年的观察来进行1,000多个极性区域的测量。这允许在极性区域中获得0.1WT％或以下的检测极限。 3）产生了具有位置敏感性的原型他成比例的计数器，并实现了足够空间分辨率（5-6公里）的位置分辨率。