研究課題
基盤研究(C)
月の永久影内に大量に存在が予想されている氷探査をはじめとした、月・惑星表面探査のための遠隔SIMSに関する基礎的な研究を行った。真空チェンバー内に極低温を実現できる冷却プローブを製作し、月面影の領域を模擬する実験を行った。氷の板および月面の岩石を模擬するセラミック(成分:アルミナAl_2O_3)に氷を含ませたものを用いSIMSによる水の検出実験を行った。二次イオン生成に大きく影響する一次イオンビーム量、一次イオンの入射角度、一次イオンのエネルギーに対する依存性を実験的に調べた。一次イオン種の種類も二次イオン生成に大きく寄与するパラメータであるが、これらは今後の課題である。加速電圧を変化させた場合の測定結果においては、エネルギー依存のプラトー領域を示している有意な基礎データが得られた。イオンビーム量を変化させた場合の測定結果に関しては、比較的低い一次イオンビーム量で2次イオン量が最大となり、予測とは異なる結果が得られた。原因としては、ターゲットの帯電の影響が考えられるが、再現性の確認、ターゲットを変えての依存性測定等が必要である。実験結果をもとに、月面探査ミッションの成立性に関して検討を行った。また、本研究によって、冷却ターゲットを用い、イオンビームの照射による氷に特徴的なフラグメントピークからなるマススペクトルパターンの測定に成功した。二次イオンとして検出された主なイオンの質量数はm/e2、17、18、19であった。m/e:18は水イオンH_2O^+である。m/e:2は水素分子イオンH_2^+である。m/e:17は水酸化物イオンOH^+および^17H_2O^+、m/e:19は水H_2Oにプロトンが付加したH_2O・H^+であると考えられる。これらは、全て水分子を構成している原子からなり、このようなマススペクトルが月極域永久影内で計測できれば、水の存在の直接的証明となる。今後の課題としては、一次イオンビーム電流量依存性の原因を探ることである。また、一次イオン種として今回はArガスを用いたが、Xeガスなどイオン種を変えて測定を行い、氷のスパッタリングに最適なイオン種を決定することも今後の課題である。
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SIMS XV-Manchester
スペース・プラズマ研究会
Workshop of Space Plasma, ISAS/Sagamihara
54th International Astronautical Congress : Bremen
