最高エネルギー宇宙線観測用、人工衛星搭載型大気蛍光センサーの開発的研究

观测最高能宇宙线星载大气荧光传感器的研制

• 批准号: 09554009
• 负责人: 佐々木 真人
• 金额: $ 4.67万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09554009/
• 关键词: 最高エネルギー; 宇宙線; 人工衛星; 大気蛍光; マイクロチャンネルプレート; イメージ インテンシファイヤー; CCD; 宇宙線望遠鏡計画; 蛍光検出器; イメージインテンシファイア; CCDカメラ; テレスコープアレイ; 最高エネルギー宇宙線; 空気シャワー; センサー; カメラ; 反射型望遠鏡; 最高エネルギー; 宇宙線; 人工衛星; 大気蛍光; マイクロチャンネルプレート; イメージ インテンシファイヤー; CCD; 宇宙線望遠鏡計画; 蛍光検出器; イメージインテンシファイア; CCDカメラ; テレスコープアレイ; 最高エネルギー宇宙線; 空気シャワー; センサー; カメラ; 反射型望遠鏡

本研究において、この超高エネルギー宇宙線を観測するための人工衛星搭載を前提とした撮像装置の設計、開発を行い、原理的・技術的問題点を調査した。撮像原理は以下のようである。センサーは大口径イメージインテンシファイア(I.I.)部、光分配器、トリガー用マルチアノードPMT(MPMT)部、及びゲートICCDカメラユニット部から構成される。大口径I.I.は現在10cmの光電面を持ち、20kVの高電圧により、光電子が加速・収束され2.5cm径の出力蛍光面(P-47)で光となる。光分配器ではミラーにて大口径I.I.からの光を7:3に分光する。70%は後段のICCDカメラユニット部へ30%はトリガー用MPMTへ配光される。トリガー用MPMTには64chメッシュダイノード型のものを用い、波形情報をデジタル化し3Dパターン認識からトリガーを判定する回路(平成10年科研費、特定A公募「大気蛍光検出器におけるDSPを用いたインテリジェントトリガー」、150万円)を用いてトリガーを生成する。また、MPMTからの波形信号で蛍光到来時間もわかる。ゲートICCDカメラユニット部はMCP内蔵型近接I.I.部とCCDカメラ部から構成される。MCP内蔵型近接I.I.は前にインバーターI.I.をつけ、P-20蛍光体から光をマイクロチャンネルプレート(MCP)2段に伝え、P-43蛍光面により高利得を有する。また、トリガー部からのゲート信号入力により、ゲート時間のみMCPで増幅する。ゲート時間は5ns以上で随意に変化できる。ゲートの遅延時間は約100nsある。MPMTの波形から蛍光到来時間も10nsの精度で分かる。CCDカメラ部には240万画素の高感度CCDをレンズ結合で用い、P-43蛍光面からの光を高い結合効率で撮影ができるようにした。直接大気蛍光をCCDで受光せず、前段として通常の光電子増倍管のようにフォトカソードにて光電子変換させ、静電フォーカスによって中央部のマイクロチャンネルプレート(MCP)の上面に電子を加速収束させMCPにて電流増幅を行い、その電流分布をCCDにて高精度に撮像する。センサーとして残る課題は、静電収束部のさらなる大口径化(1m径)である。また、20m径鏡を宇宙空間で構築する方法の確立を目指す。

在这项研究中，我们基于以下前提设计和开发了一个成像设备，即它配备了一个用于观察超高能量宇宙射线的卫星，并研究了原理和技术问题。成像原理如下：传感器由大型孔径图像强度（I.I.）部分，光学分配器，用于触发的多动物PMT（MPMT）部分组成，以及栅极ICCD摄像头单元部分。大直径I.I.目前的光电表面为10厘米，并且由于高电压为20kV，光电子加速并收敛，导致直径为2.5厘米的输出荧光表面（P-47）。在光学分配器中，来自大光圈I.I.使用镜子在7：3处分布。 70％分配给后期的ICCD摄像头单元部分，将30％分配到触发器MPMT。触发器的MPMT是64-ch网格驱动器类型，触发器是使用数字化波形信息的电路生成的，并确定了3D模式识别的触发器（150万日元（150万日元，特殊的A公共产品，指定A，指定A，“指定），”大气荧光检测器中使用DSP使用DSP智能触发器”，150万日元）。从MPMT的波形信号也可以看到荧光的到达时间。栅极ICCD摄像头单元由接近I.I.组成截面带有内置的MCP和CCD摄像头部分。 MCP综合接近I.I.连接到逆变器I.I.事先，将光从P-20磷酸传输到微通道板（MCP）的两个阶段，P-43荧光表面具有很高的增益。此外，当从触发部分输入栅极信号时，只有栅极时间由MCP放大。栅极时间可以选择至少更改5N。门延迟时间约为100N。 MPMT波形还显示了荧光的到达时间，精度为10N。 CCD摄像头部分使用240万像素高敏化CCD进行镜头耦合，从而使高耦合效率从P-43荧光表面拍摄光。 CCD并未直接接收大气荧光，而是光电阴极像正常的光电型管一样转换为前阶段，并且将电子加速并集中在中央微通道板（MCP）的顶部表面上，使用静电焦点进行了静电量，并使用MCP进行了较高的分配，并使用了较高的分布，并且使用了较高的分布。剩余的问题是传感器，以进一步增加静电收敛部分的直径（1m直径）。我们还旨在建立一种在外太空中构建直径20m的镜子的方法。