惑星探査機搭載用高速中性粒子観測器の開発

• Project/Area Number: 14740288
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Space and upper atmospheric physics
• Research Institution: Institute of Space and Astronautical Science
• Principal Investigator: 浅村 和史 独立行政法人宇宙航空研究開発機構(宇宙研), 宇宙プラズマ研究系, 助手 (50321568)
• Project Period (FY): 2002 – 2003
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2003)
• Budget Amount: ¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000); Fiscal Year 2003: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2002: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
• Keywords: 高速中性粒子 / 観測器 / 惑星探査 / スパッタリング / 磁気圏 / 惑星探査機

Research Abstract

磁気圏を持つ惑星では、磁気圏内で起こったプラズマ現象によって加速・加熱されたプラズマ粒子の一部が磁力線沿いに惑星に向かって降り込んでゆくと考えられる。惑星に希薄な大気しか存在しない場合、降り込み粒子は惑星表面に直接降り注ぎ、惑星表面からは表面を構成する粒子の一部がたたき出される(スパッタリング)こととなる。これらのスパッターされた粒子を撮像観測すると、磁気圏内で起きたプラズマ現象の空間的広がりや時間変化などの情報が得られると考えられている。しかし、スパッターされる粒子のほとんどは中性粒子であり、その撮像観測技術には未だ問題点が残されている。本研究の目的はスパッター粒子を主なターゲットとした高速中性粒子分析器を開発することである。
本年度は質量分析部に飛行時間分析(TOF)法を用いることとし、センサー設計を行った。今回用いるTOF法では、入射粒子をMgO等の表面に衝突させ、放出された二次電子を計測する。同時に表面で反射した粒子も別の検出器で計測し、二つの信号の発生時間差から粒子の速度を割り出す。このようにすることで、低エネルギーから高エネルギーにわたって質量分解能を維持できる。また、高速中性粒子のフラックスは観測器のノイズ源となる太陽紫外線フラックスに対し、圧倒的に少ないと考えられる。TOF法は原理的にある一定時間内に現れる二つの信号が必要である。ところが、TOF部内において一個の光子は一つの信号しか出せないために、TOF法を利用すると太陽紫外線除去効率を効果的に上げることができる。
現状の観測器の質量分解能(M/dM)は約4であり、NaとK/Caを十分な精度で分離できる。またエネルギー分解能(E/dE)は約1、角度分解能は15° x 30°である。