| 研究課題/領域番号 |
21J10032
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分17010:宇宙惑星科学関連
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
川島 桜也 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC2)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-28 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
2022年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2021年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
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| キーワード | 惑星探査 / 質量分析器 / 超小型 / TOF / イオントラップ / 質量分析 / 宇宙探査 / 原理実証試験 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
従来の太陽系探査においては，カメラによる撮像・大気の主成分分析など，表面的な情報を理解するのに重要な観測が行われてきた．将来のミッションでは，月や火星のような天体の起源・進化を議論するために，天体サンプル（気体・液体・固体）の同位体分析が必要不可欠である，というのがコミュニティの共通理解である．この質量分析技術というのは，太陽系形成の研究についての理学的応用可能性と．将来の工学的応用可能性（月や火星には基地を建設するのに十分な水があるか，を調べるなど）を併せ持つ．本研究は，この技術を世界に先駆けて獲得するために，次世代を見越した探査機搭載用質量分析器の開発を行う，というものである．
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| 研究実績の概要 |
本研究では，次世代の惑星探査における質量分析の機会を増大させて，太陽系物質の起源や進化の研究を進めるためのブレイクスルーを得ることを目的 に，探査機搭載用の小型かつ高分解能な質量分析器を開発してきた．将来の宇宙探査について，他国との共同相乗りミッションや，月ゲートウェイ放出型の超小型衛星による探査など，我が国における宇宙探査機会は増加が見込まれる一方で，そのミッションの特性から衛星搭載用装置が利用可能なリソースについてはより厳しい制約が生まれることが予想される．ここにおいて，体積や重量・消費電力などのリソースを制限しながら，従来のハイエンド装置と同等の科学成果を創出可能な小型装置を開発する試みには意義が認められる. 本研究では，従来宇宙探査に用いられてきた質量分析器(二重収束型・TOF型・四重極型)とは異なる，イオントラップフーリエ変換型(i.e., Orbitrap，Makarov 1999)の質量分離技術を採用して，新奇性のある手のひらサイズの質量分析器を実験室ベースで製作・実証している．現在までに，イオントラップの初段階である一往復イオン軌道についてマススペクトルを取得し，シミュレーションと実験の比較からその正当性を確認している（実証した性能としては，質量分解能 m/Δm ~ 50，感度 ~10^8 cps/Pa，ダイナミックレンジ~10^6）．さらに数値シミュレーションを用いた設計により，今回完成した一往復トラップの光学系をそのまま応用することで，本質量分析器が，従来の宇宙機搭載用の大型装置に匹敵する高分解能(m/Δm ~ 10000)を達成可能な見込みであることを示した．
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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