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磁気圏観測衛星SCOPE搭載用高性能小型軽量低エネルギー粒子計測装置の開発

研究課題

研究課題/領域番号 12F02792
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
研究分野 超高層物理学
研究機関独立行政法人宇宙航空研究開発機構

研究代表者

齋藤 義文  独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (30260011)

研究分担者 BEDINGTON Robert  独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 外国人特別研究員
BEDINGTON Robert  独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2014年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2013年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2012年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
キーワード低エネルギー荷電粒子計測 / 人工衛星 / 電子 / イオン / 磁気圏探査衛星 / SCOPE / 低エネルギー電子 / 低エネルギーイオン / 較正試験装置 / 大面積電子源 / 3次元分布関数 / 静電分析器
研究実績の概要

本研究の主要目的は将来の衛星搭載に向けて電子とイオンを1台で計測できる観測装置のテストモデルの特性計測試験を実施し、本観測装置の開発を進めることである。
本研究は平成25年度から開始したが、平成26年度は平成25年度に設計・製作した要素試験モデルの試験を行うと共に、新たに炭素膜を用いた異なる原理の電子・イオン同時計測センサーの要素試験のための実験装置を設計・製作しその特性を計測した。
炭素膜方式の試験のために、炭素膜を静電分析器と検出器であるMCPアセンブリの間に設置できるような実験装置を設計・製作し、この装置を真空チェンバーに入れて電子といくつかの種類のイオンを入射した。その結果、keVより低いエネルギーの粒子を検出すためには、1kVから2kVの加速(炭素膜に1kVから2kVを印加する)が必要である事がわかった。この事は、1kVから2kVの加速さえ行えば、電子、イオン同時計測センサーに炭素膜を使用する事が可能である事を示している。
一方、2次電子放出板方式の実験装置を用いた実験の結果、2次電子放出板は1.25keVの電子に対して最も電子の放出効率が良く、1keV以下の電子に対しては遥かに低い効率であることが明らかになった。イオンに関して過去に行った実験では、MgOでコーティングした2次電子放出板の電子放出効率が最もいいという結果となっていたが、今回の電子を用いた実験では、MgOでコーティングした2次電子放出板は、銅やアルミを素材とするものに比べて低い2次電子放出率を示す事がわかった。同時に、電子、イオン同時計測センサーに使用することについては許容範囲であることも明らかとなった。
今回の研究結果から、炭素膜方式を電子、イオン同時計測センサーに使用することを決定した。2次電子放出板方式に比べて、簡単な構造で実現でき、より少ない種類の高圧で実現可能な事がその理由である。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] A highly miniaturized electron and ion energy spectrometer prototype for the rapid analysis of space plasmas2014

    • 著者名/発表者名
      R. Bedington, D. O. Kataria and A. Smith
    • 雑誌名

      Review of Scientific Instruments

      巻: 85 号: 2

    • DOI

      10.1063/1.4865842

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Two in one: making electron and ion measurements using a single MCP in future top hat instruments2014

    • 著者名/発表者名
      Robert Bedington
    • 学会等名
      40th COSPAR Scientific Assembly
    • 発表場所
      Moscow, Russia
    • 年月日
      2014-08-02 – 2014-08-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Two in One: The Development of Techniques to Allow a Single Top-hat Plasma Analyser to Detect Both Electrons and Ions, with a Single MCP Detector2014

    • 著者名/発表者名
      Robert Bedington, Y. Saito
    • 学会等名
      AOGS2014
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2014-07-28 – 2014-08-01
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Detecting Electrons and Ions with a Single Detector in Miniaturised Low Energy Particle Analysers2013

    • 著者名/発表者名
      Robert Bedington, Dhiren Kataria, Yoshifumi Saito
    • 学会等名
      Asia Oceania Geosciences Society Annual Meeting 2013
    • 発表場所
      Brisbane, Australia
    • 年月日
      2013-06-24
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Detecting Electrons and Ions with a single detector in miniaturised low energy particle analysers2013

    • 著者名/発表者名
      Robert Bedington, Y. Saito, D. Kataria
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2013年度連合大会
    • 発表場所
      千葉市幕張
    • 年月日
      2013-05-24
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2013-04-25   更新日: 2024-03-26  

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