磁気インピーダンスセンサーによる地磁気観測実験と稠密観測網展開可能性の探索

2018 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 17K18804
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 能勢 正仁 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 准教授 (90333559)
• 研究分担者: 松本 晴久 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 研究開発部門, 主幹研究開発員 (00425787) ; 小山 幸伸 大分工業高等専門学校, 情報工学科, 講師 (50598513) ; 北村 健太郎 徳山工業高等専門学校, 機械電気工学科, 教授 (60380549) ; 松岡 彩子 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (80270437)
• 研究期間 (年度): 2017-06-30 – 2020-03-31
• キーワード: 磁気インピーダンスセンサー / 地磁気観測 / AE指数 / 地磁気計測システム / フラックスゲート磁力計 / データロガー

研究実績の概要

平成29年度から引き続き、磁気インピーダンス(Magneto-Impedance (MI))センサーのメーカーであるアイチマイクロインテリジェント社の技術者と打ち合わせを数度にわたって行い、既製品のセンサーを地磁気計測に適したものとなるような改良を加えた。主な改良点は、地磁気が大きい高緯度でも計測ができるように計測レンジを±80000 nTへと大幅に広げたこと、計測のためのパルス信号を生成する素子をセンサー基盤に含めたこと、冶具への固定ができるように基盤のサイズを調整したことの3点である。改良には少し時間が掛かったため、性能の評価は2018年12月から研究室内に設置した磁気シールドボックス内で行った。評価の結果、ほぼ想定していた通りの計測が行えていることが分かった。ただ、外気温によって計測値が大きく変化する温度ドリフトの効果はあまり低減できていないため、磁場計測時には、同時に温度センサーによって気温変化も記録し、後ほど温度ドリフトの効果を較正する必要があることも明らかになった。
MIセンサーは、地上で地磁気観測を行うために開発・改良をはじめたものであるが、幸運なことに科学観測ロケット(LAMPロケット)に搭載し高度300-400 kmにおける磁場計測を行える機会が得られたため、そのロケットプロジェクトへの参加も同時に進行することにした。これまでに、ロケットプロジェクトの研究者と密に連絡を取り合いながら、ロケット搭載のためにセンサー冶具、データ取得およびロケット共通バスとのやり取りを行う回路部分の設計や製作を行った。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

磁気インピーダンスセンサーのメーカーであるアイチマイクロインテリジェント社の技術者と話し合い、既製品のセンサーの改良を進めている。元々は工場での金属製異物検知などの利用を想定したものであったが、主磁場が大きい高緯度でも計測できるように計測レンジを広げたり、フィールドで用いることを前提に電子回路基板の枚数を減らしたり、というように地磁気計測に適したものを製作することができた。室内での磁気シールドボックスを用いての性能検査なども行っている。さらには、幸運なことに科学観測ロケットへの搭載機会を得て、実際に搭載に向けた作業を行うなど、当初予定していた計画以上の進捗が得られている。
また、2019年2月13日から2019年4月1日にかけて、福岡県篠栗町にある九州大学のテストフィールにてテスト計測も行った。

今後の研究の推進方策

地磁気観測に適したセンサーの開発は一通り終えたので、今後は、改良したセンサーを用いて、テストフィールドのある愛知県豊川市や福岡県篠栗町などで地上観測を数か月程度行い、観測データの評価を行う。同時に、当初の目的であった、安価な地磁気観測システムの製作を目指し、ワンボードPCやアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換器の利用、データを記録するロガープログラムの開発を行う予定である。
さらに、2020年の打ち上げ予定であるLAMPロケットへのMIセンサー搭載に向けて準備を進めていくつもりである。

次年度使用額が生じた理由

センサーの改良費・購入費などが予定より少額で済んだため、次年度使用額が生じた。次年度は、実際にフィールドにおいて用いるセンサーや科学ロケットへの搭載のためのセンサーを購入するために、この余剰額を充てる予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Visualization of rapid electron precipitation via chorus element wave-particle interactions (2019)
  • 著者名/発表者名: Ozaki, M., Y. Miyoshi, K. Shiokawa, K. Hosokawa, S. Oyama, R. Kataoka, Y. Ebihara, Y. Ogawa, Y. Kasahara, S. Yagitani, Y. Kasaba, A. Kumamoto, F. Tsuchiya, S. Matsuda, Y. Katoh, M. Hikishima, S. Kurita, Y. Otsuka, R. Moore, Y. Tanaka, M. Nose, 他7名
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 10 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1038/s41467-018-07996-z
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The Space Physics Environment Data Analysis System (SPEDAS) (2019)
  • 著者名/発表者名: Angelopoulos, V., 著者102名中47番目(Nose, M.)
  • 雑誌名: Space Science Reviews 巻: 215 ページ: 1-46
  • DOI: 10.1007/s11214-018-0576-4
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] DC component of spacecraft-origin magnetic field noise at the Arase/MGF sensor: (1) Evaluation with Tsyganenko 89 model (2019)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, K., S. Oimatsu, M. Nose, A. Matsuoka, M. Teramoto, and S. Imajo
  • 雑誌名: JAXA Research and Development Report 巻: 18 ページ: 23-28
  • DOI: 10.20637/JAXA-RR-18-005E/0004
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] DC component of spacecraft-origin magnetic field noise at the Arase/MGF sensor: (2) Evaluation with Tsyganenko-Sitnov 04 model (2019)
  • 著者名/発表者名: Oimatsu, S., K. Yamamoto, M. Nose, A. Matsuoka, M. Teramoto, and S. Imajo
  • 雑誌名: JAXA Research and Development Report 巻: 18 ページ: 29-34
  • DOI: 10.20637/JAXA-RR-18-005E/0005
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Non-linearity Characteristics of the Analog-to-Digital Converter for Arase (ERG) Magnetometer (MGF) (2019)
  • 著者名/発表者名: Matsuoka, A., R. Nomura and M. Teramoto
  • 雑誌名: JAXA Research and Development Report 巻: JAXA-RR-18-005E ページ: 11-16
  • DOI: 10.20637/JAXA-RR-18-005E/0002
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] In-orbit Alignment Analysis of the Magnetometer Sensor on the Arase (ERG) Satellite (2019)
  • 著者名/発表者名: Matsuoka, A., M. Teramoto and R. Nomura
  • 雑誌名: JAXA Research and Development Report 巻: JAXA-RR-18-005E ページ: 17-22
  • DOI: 10.20637/JAXA-RR-18-005E/0003
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Magnetic field dipolarization and its associated ion flux variations in the dawnside deep inner magnetosphere: Arase observations (2018)
  • 著者名/発表者名: Nose, M., A. Matsuoka, S. Kasahara, S. Yokota, M. Teramoto, K. Keika, K. Yamamoto, R. Nomura, A. Fujimoto, N. Higashio, H. Koshiishi, S. Imajo, S. Oimatsu, Y.‐M. Tanaka, M. Shinohara, I. Shinohara, and Y. Miyoshi
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 45 ページ: 7942-7950
  • DOI: 10.1029/2018GL078825
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Longitudinal structure of oxygen torus in the inner magnetosphere: Simultaneous observations by Arase and Van Allen Probe A (2018)
  • 著者名/発表者名: Nose, M., A. Matsuoka, A. Kumamoto, Y. Kasahara, J. Goldstein, M. Teramoto, F. Tsuchiya, S. Matsuda, M. Shoji, S. Imajo, S. Oimatsu, K. Yamamoto, Y. Obana, R. Nomura, A. Fujimoto, I. Shinohara, Y. Miyoshi, W. S. Kurth, C. A. Kletzing, C. W. Smith, and R. J. MacDowall
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 45 ページ: 1-8
  • DOI: 10.1029/2018GL080122
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Three-step buildup of the 17 March 2015 storm ring current: Implication for the cause of the unexpected storm intensification (2018)
  • 著者名/発表者名: Keika, K., K. Seki, M. Nose, Y. Miyoshi, L. J. Lanzerotti, D. G. Mitchell, M. Gkioulidou, and J. W. Manweiler, Three-step buildup of the 17 March 2015 storm ring current: Implication for the cause of the unexpected storm intensification
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 123 ページ: 1-15
  • DOI: 10.1002/2017JA024462
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Van Allen Probes observations of second harmonic poloidal standing Alfven waves (2018)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, K., S. Oimatsu, M. Nose, K. Min, S. G. Claudepierre, A. Chan, J. Wygant, and H. Kim
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 123 ページ: 1-27
  • DOI: 10.1002/2017JA024869
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The ARASE (ERG) magnetic field investigation (2018)
  • 著者名/発表者名: Matsuoka, A., M. Teramoto, R. Nomura, M. Nose, A. Fujimoto, Y. Tanaka, M. Shinohara, T. Nagatsuma, K. Shiokawa, Y. Obana, Y. Miyoshi, M. Mita, T. Takashima, and I. Shinohara
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 70 ページ: 1-16
  • DOI: 10.1186/s40623-018-0800-1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Van Allen Probes observations of drift-bounce resonance and energy transfer between energetic ring current protons and poloidal Pc4 wave (2018)
  • 著者名/発表者名: Oimatsu, S., M. Nose, K. Takahashi, K. Yamamoto, K. Keika, C. A. Kletzing, C. W. Smith, R. J. MacDowall, and D. G. Mitchell
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 123 ページ: 1-15
  • DOI: 10.1029/2017JA025087
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Simultaneous observation of auroral substorm onset in Polar satellite global images and ground-based allsky images (2018)
  • 著者名/発表者名: Ieda, A., K. Kauristie, Y. Nishimura, Y. Miyashita, H. U. Frey, L. Juusola, D. Whiter, M. Nose, M. O. Fillingim, F. Honary, N. C. Rogers, Y. Miyoshi, T. Miura, T. Kawashima, and S. Machida
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 70 ページ: 1-18
  • DOI: 10.1186/s40623-018-0843-3
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Giant pulsations excited by a steep earthward gradient of proton phase space density: Arase observation (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, K., M. Nose, S. Kasahara, S. Yokota, K. Keika, A. Matsuoka, M. Teramoto, K. Takahashi, S. Oimatsu, R. Nomura, M. Vellante, B. Heilig, A. Fujimoto, Y. Tanaka, M. Shinohara I. Shinohara, and Y. Miyoshi
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 45 ページ: 6773-6781
  • DOI: 10.1029/2018GL078293
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Drift‐bounce resonance between Pc5 pulsations and ions at multiple energies in the nightside magnetosphere: Arase and MMS observations (2018)
  • 著者名/発表者名: Oimatsu, S., M. Nose, M. Teramoto, K. Yamamoto, A. Matsuoka, S. Kasahara, S. Yokota, K. Keika, G. Le, R. Nomura, A. Fujimoto, D. Sormakov, O. Troshichev, Y.‐M. Tanaka, M. Shinohara, I. Shinohara, Y. Miyoshi, J. A. Slavin, R. E. Ergun, and P.‐A. Lindqvist
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 45 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1029/2018GL078961
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Impulsively excited nightside ultralow frequency waves simultaneously observed on and off the magnetic equator (2018)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, K., R. E. Denton, T. Motoba, A. Matsuoka, Y. Kasaba, Y. Kasahara, M. Teramoto, M. Shoji, N. Takahashi, Y. Miyoshi, M. Nose, A. Kumamoto, F. Tsuchiya, R. J. Redmon, J. V. Rodriguez
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 45 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1029/2018GL078731
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Purple auroral rays and global Pc1 pulsations observed at the CIR-associated solar wind density enhancement on March 21, 2017 (2018)
  • 著者名/発表者名: Shiokawa, K., M. Ozaki, A. Kadokura, Y. Endo, T. Sakanoi, S. Kurita, Y. Miyoshi, S.-I. Oyama, M. Connors, I. Schofield, J. M. Ruohoniemi, M. Nose, 他19名
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 45 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1029/2018GL079103
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Magnetosphere-ionosphere connection of storm-time Region-2 field-aligned current and ring current: Arase and AMPERE observations (2018)
  • 著者名/発表者名: Imajo, S., M. Nose, A. Matsuoka, S. Kasahara, S. Yokota, M. Teramoto, K. Keika, T. Motoba, B. Anderson, R. Nomura, A. Fujimoto, I. Shinohara, and Y. Miyoshi
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 123 ページ: 1-15
  • DOI: 10.1029/2018JA02586
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Microscopic observations of pulsating aurora associated with chorus element structures: Coordinated Arase satellite-PWING observations (2018)
  • 著者名/発表者名: Ozaki, M., K. Shiokawa, Y. Miyoshi, K. Hosokawa, S. Oyama, S. Yagitani, Y. Kasahara, Y. Kasaba, S. Matsuda, R. Kataoka, Y. Ebihara, Y. Ogawa, Y. Ostuka, S. Kurita, R. Moore, Y. Tanaka, M. Nose, 他13名
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 45 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1029/2018GL079812
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Ion energies dominating energy density in the inner magnetosphere: Spatial distributions and composition, observed by Arase/MEP-i (2018)
  • 著者名/発表者名: Keika, K. S. Kasahara, S. Yokota, M. Hoshino, K. Seki, M. Nose, T. Amano, Y. Miyoshi, and I. Shinohara,
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 45 ページ: 12153-12162
  • DOI: 10.1029/2018GL080047
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characteristics of storm time ion composition in the near Earth plasma sheet using Geotail and RBSP measurements (2018)
  • 著者名/発表者名: Pandya, M., B. Veendhari, M. Nose, S. Kumar, G. D. Reeves, and A. T. Y. Lui
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 70 ページ: 1-16
  • DOI: 10.1186/s40623-018-0977-3
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] あらせ衛星および内部磁気圏衛星で観測される低エネルギー重イオン (2019)
  • 著者名/発表者名: 能勢正仁
  • 学会等名: あらせ衛星が拓く宇宙プラズマ研究ワークショップ
  • 招待講演
• [学会発表] Magnetic field dipolarization and its associated ion flux variations in the dawn side deep inner magnetosphere: Arase and Michibiki-1 satellite observations (2018)
  • 著者名/発表者名: Nose, M., A. Matsuoka, S. Kasahara, S. Yokota, N. Higashio, H. Koshiishi, S. Imajo, M. Teramoto, R. Nomura, A. Fujimoto, K. Keika, Y. -M. Tanaka, M. Shinohara, I. Shinohara, and Y. Miyoshi
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2018年大会
  • 国際学会
• [学会発表] Oxygen torus near the plasmapause observed by Arase (2018)
  • 著者名/発表者名: Nose, M., A. Matsuoka, A. Kumamoto, Y. Kasahara, M. Teramoto, F. Tsuchiya, S. Matsuda, M. Shoji, Y. Obana, S. Imajo, S. Oimatsu, K. Yamamoto, R. Nomura, A. Fujimoto, I. Shinohara, and Y. Miyoshi
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2018年大会
  • 国際学会
• [学会発表] Recent activity of DOI-minting in the international community of geomagnetism (2018)
  • 著者名/発表者名: Nose, M., Y. Murayama, T. Kinoshita, Y. Koyama, M. Nishioka, M. Ishii, M. Kunitake, K. Imai, T. Iyemori, and T. Watanabe
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2018年大会
  • 国際学会
• [学会発表] 地磁気データへのDOI付与・引用と国際取り組み (2018)
  • 著者名/発表者名: 能勢正仁、村山泰啓、木下武也、小山幸伸、西岡未知、石井守、國武学、今井弘二、家森俊彦、渡辺堯
  • 学会等名: Japan Open Science Summit 2018
  • 招待講演
• [学会発表] Recent activity of DOI-minting to solar-terrestrial physics data in Japan (2018)
  • 著者名/発表者名: Nose, M., Y. Murayama, T. Kinoshita, Y. Koyama, M. Nishioka, M. Ishii, M. Kunitake, K. Imai, T. Iyemori, and T. Watanabe
  • 学会等名: 7th International Conference on Data Science and Institutional Research (DSIR 2018)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Domestic and international activities of DOI-minting to solar-terrestrial physics data and their citation in publication (2018)
  • 著者名/発表者名: Nose, M., Y. Murayama, T. Kinoshita, Y. Koyama, M. Nishioka, M. Ishii, M. Kunitake, K. Imai, T. Iyemori, and T. Watanabe
  • 学会等名: International Workshop on Data Science
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Longitudinal structure of oxygen torus in the inner magnetosphere: Simultaneous observations by Arase and Van Allen Probe A (2018)
  • 著者名/発表者名: Nose, M., A. Matsuoka, A. Kumamoto, Y. Kasahara, J. Goldstein, M. Teramoto, F. Tsuchiya, S. Matsuda, M. Shoji, S. Imajo, S. Oimatsu, K. Yamamoto, Y. Obana, R. Nomura, A. Fujimoto, I. Shinohara, Y. Miyoshi, W. S. Kurth, C. A. Kletzing, C. W. Smith, and R. J. MacDowall
  • 学会等名: 第144回地球電磁気・地球惑星圏学会総会
  • 招待講演
• [学会発表] 磁気インピーダンスセンサーによる磁場計測実験 (2018)
  • 著者名/発表者名: 能勢正仁、北村健太郎、小山幸伸、松本晴久、松岡彩子、青山均、河野剛健
  • 学会等名: 第144回地球電磁気・地球惑星圏学会総会
• [学会発表] Longitudinal structure of oxygen torus in the inner magnetosphere: Simultaneous observations by Arase and Van Allen Probe A (2018)
  • 著者名/発表者名: Nose, M., A. Matsuoka, A. Kumamoto, Y. Kasahara, J. Goldstein, M. Teramoto, F. Tsuchiya, S. Matsuda, M. Shoji, S. Imajo, S. Oimatsu, K. Yamamoto, Y. Obana, R. Nomura, A. Fujimoto, I. Shinohara, Y. Miyoshi, W. S. Kurth, C. A. Kletzing, C. W. Smith, and R. J. MacDowall
  • 学会等名: 2018 AGU Fall Meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] 能勢正仁のホームページ
  • URL: http://www.isee.nagoya-u.ac.jp/~nose.masahito
• [備考] Substorm Swift Search
  • URL: http://www.isee.nagoya-u.ac.jp/~nose.masahito/s-cubed/