宇宙空間からの超高層雷放電観測にむけた広視野望遠鏡検出器制御システムの開発

开发用于观测太空超高闪电放电的宽视场望远镜探测器控制系统

基本信息

批准号：
17740328
负责人：
佐藤光輝
金额：
$ 2.24万
依托单位：
The Institute of Physical and Chemical Research
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

EUSO望遠鏡を用いて、宇宙線のみならず下層・中層大気での放電発光現象(スプライト、エルブス)も観測するため、焦点面光検出器の制御システムの基礎開発を行った。平成17年度は、(1)EUSO宇宙線観測時に較べ雷観測時にはマルチアノード型光電子増倍管(MAPMT)の光電子収集効率を1/1000以下にすれば良いことを特定し、(2)フォトMOSリレー内蔵MAPMTブリーダー回路による自動感度可変コントローラを試作した。これらの成果を継承し、平成18年度は以下の2つの課題に取り組んだ。1.昨年度試作した自動感度可変コントローラは光電子収集効率の低下率が1/200であったので、これを改良した。宇宙線観測時に-900Vの電圧をフォトカソードに印加するが、感度変更時には、第6ダイノードの電圧(-405V)を350μs以内にフォトMOSリレーを経由して印加する設計に変更した。回路を試作し検証した結果、MAPMTの出力信号は正常に光子計数され、光電子収集効率は約1/1140に低下することを確認した。このため、高電圧電源自体のON/OFFを行うこと無しにMAPMTの感度を変更する焦点面制御システムの基礎開発に成功し、EUSOによる雷観測の実現性を具体化したと結論できる。ただしこの回路によってフォトカソードは500Vの電圧変化を受けることとなり、劣化耐性の検証は今後の課題とした。2.自動感度可変コントローラを組み込んだフォトメータ、高感度CCDカメラ、およびVLF電波受信器からなる雷放電観測装置を製作し、雷放電発光を地上から実際に観測した。2006年3月に旧堂平天文台において観測を実施し、多数の雷光と、1例のスプライトを観測することに成功した。特にスプライトに関して、EUSOと同型のMAPMTで測光撮像が可能であることを実証した。この結果を日本物理学会2006年春季大会で発表した。ただし、この段階ではフォトメータに自動感度可変コントローラを未実装であったが、これを実装したフォトメータを用いて2007年3月に東京大学明野観測所において雷観測を行った。

利用EUSO望远镜，我们开发了焦平面光电探测器的基本控制系统，以便不仅可以观测宇宙射线，还可以观测低层和中层大气中的放电发射现象（精灵、精灵）。在 2005 财年，我们 (1) 确定与 EUSO 宇宙线观测相比，在闪电观测期间，多阳极光电倍增管 (MAPMT) 的光电子收集效率应降低至 1/1000 或更低，并且 (2) 我们制作了 photoMOS 原型使用带有内置继电器的 MAPMT 泄放电路的自动可变灵敏度控制器。继承这些成果，我们在2006年度开展了以下两个课题。 1.去年试制的自动变灵敏度控制器，光电子收集效率降低了1/200，所以我们对其进行了改进。在宇宙线观测期间，向光电阴极施加-900V的电压，但当改变灵敏度时，设计更改为通过photoMOS继电器在350μs内向第六倍增极施加电压（-405V）。通过原型设计和电路验证，确认 MAPMT 输出信号的光子计数正确，光电子收集效率降低至大约 1/1140。因此，我们可以得出结论，我们已经成功开发了焦平面控制系统的基础，无需打开/关闭高压电源本身即可改变MAPMT的灵敏度，并使EUSO的闪电观测成为现实。然而，在该电路中，光电阴极会承受500V的电压变化，因此其耐劣化性的验证留待将来解决。 2.我们制作了由带有自动灵敏度可变控制器的光度计、高灵敏度CCD相机和VLF无线电接收器组成的雷电放电观测装置，并实际观测了来自地面的雷电放电光。 2006年3月在旧堂平展望台进行了观测，成功观测到了多次闪电和1个精灵。特别是，关于子画面，我们证明了可以使用与 EUSO 相同类型的 MAPMT 进行光度成像。结果在日本物理学会 2006 年春季会议上公布。不过，现阶段光度计上尚未安装自动灵敏度可变控制器，但2007年3月在东京大学明野天文台使用配备有该控制器的光度计进行了闪电观测。