イメージ・インテンシファイヤーの宇宙環境下における実用化研究

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08554003
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 湯田 利典 東京大学, 宇宙線研究所, 教授 (60092368)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山上 隆正 文部省宇宙科学研究所, システム研究系, 助教授 (40013718) ; 田村 忠久 神奈川大学, 工学部, 助手 (90271361) ; 鳥居 祥二 神奈川大学, 工学部, 助教授 (90167536) ; 大西 宗博 東京大学, 宇宙線研究所, 助手 (10260514)
• Keywords: イメージ・インテンシファイヤー / CCDカメラ / シンチファイバー読みだし / 高感度大口径 / 宇宙観測 / 宇宙電子線 / 試験開発

Research Abstract

宇宙環境化での使用に適したイメージ・インテンシファイヤーの開発要素として、装置の性能に加えて小型、軽量で堅牢であるといった物理的条件をみたすことも必要である。このため、現在のところ世界で最大級の直径75mmのマルチ・チャンネルプレートを内蔵した近接型イメージインテンシファイヤーを3段に接続したシステム(MCP375、英国Photek社)を設計、試作した。このシステムは100万倍以上のゲインを持ち、従来の大口径システムのように、初段にイメージ収縮型のイメージ・インテンファイ-を持たないため、極めて小型で軽量かつ構造的に堅牢である。
このシステムは出力画像の読みだしには、Pixel Vision社の1024×1024のCCDカメラをもちいている。このカメラは、ピクセルのサイズは24μm×24μmであるので、全体の有感領域の面積は24.5mm正方形である。イメージ・インテンシファイヤーの出力窓との接続には、長さ比較で約2:1のテ-パファイバーで接続している。この結果、従来の製品にくらべてテ-パファイバーでの減光の割合が約1/5になっている。このCCDはカメラは、従来用いていたソニー製の市販品(XC77RE)にくらべて、S/N比が約10倍で16bitのADCを内蔵しているので、3桁以上の広い領域で光量の測定可能である。このタイプのCCDカメラの欠点であった読みだし速度が遅い点は、1画面を4分割して各フレームを独立に読みだす方法により、7画面/秒(2×2binning mode)まで高速化しており実用上の問題はない。
以上のように申請時に計画していた重量(13kg)、サイズ(径15cm、長さ35cm以下)の条件をいずれもみたし、従来の装置の性能を大幅に向上した宇宙環境下での使用に適したシステムの開発に成功している。現在、我々の目的であるシンチファイバー方式の宇宙線観測装置に用いるために、シンチファイバーを接続してテストを行なっている。

Research Products

• [Publications] Shoji Torii: "Cosmic Ray Electron Observations from 10 to 100 GeV with the BETS Delector" Proc.of 25th Int.Cosmic Ray Conf.3. 117-120 (1997)
• [Publications] 山上隆正: "BETS-2による高エネルギー電子観測" 宇宙科学研究所報告(大気球研究報告). 34. 45-73 (1997)
• [Publications] 鳥居祥二: "シンチレーティング・ファイバーを用いた一次電子観測装置" 宇宙科学研究所報告(大気球研究報告). 33. 78-87 (1996)
• [Publications] Shoji Torii: "Balloon-Borne-Electron Telecope with Scintillating Fibers" Proc of SPIE. 2806. 145-153 (1996)