ハビタブル天体探査による前生物的分子の起源解明に向けたレーザー同位体分光法の開発

发展激光同位素光谱学，通过探索宜居天体来阐明生命起源前分子的起源

• 批准号: 22KJ0603
• 负责人: 湯本 航生
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0603/
• 关键词: プラズマ発光分光; 水素; LIBS; LAMIS; 惑星探査; プラズマ分光; 同位体

前年度までに製作した装置を用いてレーザー誘起プラズマの分光測定を行った。本装置は将来の惑星着陸探査機に搭載することを目指して、小型軽量設計された(サイズ350 x 300 x 170 mm3、重量6 kg)。本研究では様々な化学組成を持つ岩石あるいはその粉末を用いて、レーザー誘起プラズマを真空中で分光測定した。これらの測定結果をもとに、試料の物理化学状態と水素原子線強度の関係を明らかにした。この結果、水素原子の輝線強度はバルク元素組成による影響が大きいことが分かった。最も強いHα線(656 nm)のみを用いて検量線を引いた場合には測定誤差が大きくなる(±1.9 wt%H2O;水素の等価水分量)ことが示唆された。測定誤差を改良するための手法として、多変量解析手法、マトリックスマッチ法を開発した。多変量解析法は部分最小二乗法を用いて分光スペクトル全体の回帰分析を行い、水素濃度を定量する手法である。マトリックスマッチ法はバルク元素組成が似た試料のみを用いて検量線を引く手法である。これらの手法を用いたところ、測定誤差が±0.9 wt%H2Oまで改善することを示した。更に、試料の物理状態による影響についても予備的な結果も得られた。特に粉末試料の水素輝線強度は、岩石試料よりも1桁大きくなるという現象を発見し、月面での氷を高感度で検出できる可能性が示唆された。本年度の研究から、水素の原子線強度は他の原子と比較して物理化学状態の影響を強く受けることが分かったが、校正手法の改良によって影響を小さく抑え、高精度の分析ができることができることを明らかにした。この結果は、事前情報が少ない惑星表面物質においてもレーザープラズマ分光法によって水素量を正確に測定することができることを示している。これらの成果を複数の学会及び論文にて発表した。

使用直到上一年生产的设备对激光诱导的等离子体进行光谱测量。该设备的设计为紧凑，轻巧（尺寸350 x 300 x 170 mm3，重量为6千克），目的是安装在未来的行星着陆探针上。在这项研究中，使用各种化学成分的岩石或粉末在真空中测量激光诱导的血浆。基于这些测量结果，阐明了样品的物理和化学状态与氢原子束强度之间的关系。结果，发现氢原子的发射线的强度在很大程度上受大元素组成的影响。有人提出，仅使用最强的Hα射线（656 nm）绘制校准曲线时，测量误差将很大（±1.9 wt％H2O；氢的等效水分含量）。已经开发了一种多变量分析方法和矩阵匹配方法作为改善测量误差的方法。多元分析是一种使用部分最小二乘法对整个光谱谱进行回归分析来量化氢浓度的方法。矩阵匹配方法涉及仅使用具有相似大量元素组成的样品绘制校准曲线。使用这些技术，表明测量误差提高到±0.9 wt％H2O。此外，还获得了针对样品的物理状态的作用的初步结果。特别是，我们发现粉末状样品的氢发射线强度是比岩石样品大的数量级，这表明可以使用高灵敏度检测到月球表面上的冰。今年的研究表明，与其他原子相比，氢的原子束强度受物理和化学状态的强烈影响，但据表明，校准方法的改进降低了效果并允许进行高精度分析。该结果表明，即使是几乎没有事先信息的行星表面材料也可以通过激光等离子体光谱准确地测量。这些结果是在几个学术社会和论文中提出的。

项目成果

月面その場水資源探査のための減圧下レーザー誘起ブレークダウン分光分析装置(LP-LIBS)の開発

开发用于月球原位水资源勘探的低压激光诱导击穿光谱（LP-LIBS）

• 发表时间: 2022
• 作者: Cho Yuichiro;Yumoto Koki;Yabe Yuna;Mori Shoki;Ogura Jo A.;Yada Toru;Miyazaki Akiko;Yogata Kasumi;Hatakeda Kentaro;Nishimura Masahiro;Abe Masanao;Usui Tomohiro;Sugita Seiji;Yuichiro Cho;Shoki Mori;Kasumi Yogata;Koki Yumoto;Koki Yumoto;Koki Yumoto;Kasumi Yogata
• 通讯作者: Kasumi Yogata

Dynamics of gas-driven eruption on Ceres as a probe to its interior

• DOI: 10.1016/j.icarus.2023.115533
• 发表时间: 2023-03
• 期刊: Icarus
• 影响因子: 3.2
• 作者: K. Yumoto;Yuichiro Cho;T. Koyaguchi;S. Sugita

月面サンプルリターン探査に向けたその場物質分析装置の開発

月面样品返回探测原位物质分析装置研制

• 发表时间: 2022
• 作者: Cho Yuichiro;Yumoto Koki;Yabe Yuna;Mori Shoki;Ogura Jo A.;Yada Toru;Miyazaki Akiko;Yogata Kasumi;Hatakeda Kentaro;Nishimura Masahiro;Abe Masanao;Usui Tomohiro;Sugita Seiji;Yuichiro Cho;Shoki Mori;Kasumi Yogata;Koki Yumoto;Koki Yumoto;Koki Yumoto;Kasumi Yogata;Yuichiro Cho
• 通讯作者: Yuichiro Cho

Development of a multispectral stereo-camera system comparable to Hayabusa2 optical navigation camera (ONC-T) for observing samples returned from asteroid (162173) Ryugu

开发与隼鸟二号光学导航相机（ONC-T）相当的多光谱立体相机系统，用于观察从小行星（162173）Ryugu返回的样本

• DOI: 10.1016/j.pss.2022.105549
• 发表时间: 2022
• 期刊: Planetary and Space Science
• 影响因子: 2.4
• 作者: Cho Yuichiro;Yumoto Koki;Yabe Yuna;Mori Shoki;Ogura Jo A.;Yada Toru;Miyazaki Akiko;Yogata Kasumi;Hatakeda Kentaro;Nishimura Masahiro;Abe Masanao;Usui Tomohiro;Sugita Seiji
• 通讯作者: Sugita Seiji

Development status of a laser-induced breakdown spectrometer for lunar exploration

探月激光诱导击穿光谱仪的研制现状

• 发表时间: 2023
• 作者: Cho Yuichiro;Yumoto Koki;Yabe Yuna;Mori Shoki;Ogura Jo A.;Yada Toru;Miyazaki Akiko;Yogata Kasumi;Hatakeda Kentaro;Nishimura Masahiro;Abe Masanao;Usui Tomohiro;Sugita Seiji;Yuichiro Cho;Shoki Mori;Kasumi Yogata
• 通讯作者: Kasumi Yogata