TOF法を用いた人工飛翔体搭載用低エネルギープラズマ粒子質量分析器の開発

• Project/Area Number: 08740388
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Space and upper atmospheric physics
• Research Institution: Institute of Space and Astronautical Science
• Principal Investigator: 齋藤 義文 宇宙科学研究所, 太陽系プラズマ研究系, 助手 (30260011)
• Project Period (FY): 1996
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1996)
• Budget Amount: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 1996: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: 宇宙空間プラズマ / 惑星磁気圏 / 質量分析器 / タイムオブフライト / 人工飛翔体

Research Abstract

人工飛翔体による宇宙空間プラズマ観測を行うためにTime Of Flight(TOF)法を用いた低エネルギープラズマ粒子質量分析器の開発を行った。TOF法を用いた質量分析器の開発にはいくつかの開発要素があるが、その中心となるのが一定距離間を粒子が飛行する時間を測定することにより粒子の速さを求めるTOF計測の部分である。本研究ではTOF実験器を作成しTOF計測を実現するための基礎的データを取得する他、ナノ秒オーダーの時間差を測定する技術を習得した。
本研究で作成したTOF実験装置はイオンの飛行経路上に非常に薄い炭素の膜と、その膜から一定の距離だけ離れた場所にイオンの検出器であるMCP(Micro Channel Plate)を置いておき、炭素の膜をイオンが通過してからMCPでイオン検出されるまでの時間を計測することによってイオンの速度を求めるものである。具体的には、炭素の膜をイオンが通過する時に炭素の膜から放出される二次電子を炭素の膜の近傍に置いたもう一つのMCPで検出してスタートパルスとし、飛行経路上のMCPでイオンを検出してストップパルスとしてこの二つのパルス間の時間差測定を行う。今回はこのTOF実験装置を作成し、低エネルギーイオンの通過に伴う炭素の膜から放出される二次電子の量、炭素の膜を通過したイオンのエネルギー、電荷特性などのTOFを実現するための基礎的データを取得することができた。
更に将来飛翔体搭載可能な消費電力、大きさの電子回路を試作することによってナノ秒オーダーの時間差を測定することにも成功し、TOF法を用いた人工飛翔体搭載用低エネルギープラズマ粒子質量分析器の実現に向けて大きく前進することができた。