| 研究課題/領域番号 |
18K03733
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| 研究機関 | 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 |
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研究代表者 |
三谷 烈史 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, 助教 (70455468)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | あらせ / 高エネルギー電子 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、地球周辺の宇宙空間「ジオスペース」において高エネルギー電子が生成・消滅する過程を明らかにするため、2016年12月に打ち上げられたジオスペース探査衛星のデータ、特に、70 keV - 2 MeVの高エネルギー電子を連続的に観測する「高エネルギー電子分析器(HEP)」のデータについて、軌道上でのHEP観測データと地上での検出器シミュレータにより、分析器のエネルギー・角度の応答関数を構築することを目的としている。
昨年度、Geant4と呼ばれる、粒子と物質の相互作用をシミュレーションするためにCERNが開発したソフトウェアライブラリを用いて、検出器シミュレータを構築した。今年度はそのシミュレータの詳細な評価作業を実施し、検出器の位置分解能に応じた幾何学的因子の計算を行い、Geant4とは別の単純な幾何学計算に基づくシミュレーション結果と付き合わせていくことで、その妥当性を検証した。次に、その手法を用いて、入射エネルギーに応じた検出器のエネルギー・角度応答を計算し、検出器の応答関数を構築した。そして、これに、軌道上での運用で衛星位置に応じて変更しているパラメタを取り込めるよう工夫した。さらに、信号処理回路で決まる閾値やエネルギー分解能の影響を応答関数に組み込んだ。一連の結果として得られた検出器の応答関数を用いて、観測データを処理し、同じ衛星に搭載されたMEPe,XEPと重なるエネルギー範囲で比較評価し、その妥当性を評価した。
また、筐体を貫通して検出器にて検出されてしまうバックグラウンドの評価を実施するために、フライト品と同様に検出器・構造物を配置したモデルにて、貫通電子のシミュレーションを進めたが、得られた結果の統計精度をあげるためには、長時間の計算が必要となることが判明したため、新たに計算機を購入し、シミュレーション環境を整えた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
今年度は応答関数の評価・構築と、それを軌道上データへと適用し評価することに時間を割き、その点では十分な進捗を得た。一方で、初年度に製作したモジュールの評価作業には時間をあまり割けなかった。応答関数を適用した軌道上データの評価の終息がみえているので、次年度で優先度をあげてモジュールの評価作業を実施すれば解決できる見込みである。
シミュレータを用いたバックグラウンド評価には計算時間を要することがわかったが、今年度購入した計算機によりシミュレーションを既に走らせている段階であり、計算結果が出次第、評価していく準備は整えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
構築したGeant4シミュレータと電子照射試験の整合性評価を進める。初年度の電子照射試験では、角度応答・エネルギー応答を計測するために、コリメータを含む検出器モジュールを用いたが、エネルギー応答のみを確認していくために、コリメータを外し、電子線源を照射する。そのために、HEP-L/HEP-H 残り各1台について動作が確認出来ていない点について、追試験・改修をくわえ、動作させる。インターフェース回路部に問題があるところまでは特定できているので、その箇所の信号をモニタすることにより原因箇所を特定する。それを用いて、上述のコリメータ無しでのエネルギー応答を取得し、シミュレータの確認作業に供する。
また、検出器シミュレータを用いた評価を引き続き行い、特に、周りのケースを通過してくる高エネルギー電子によるバックグラウンド評価を継続し、連続エネルギー分布をもつ電子を入射し、どのような影響があるかを評価していく。
こうした作業・評価を行なった上で、米国のVan Allen Probes 衛星データと比較を行い、HEPが軌道上で計測している観測データの校正を完成させる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
初年度に地上試験用モジュールの製作費が想定より安く済ませることができたため、引き続きその額が残存している。次年度使用が生じたが、2020年に研究を進めるうえで必要な製作費等で有効に使用する予定である。一部インターフェース回路の不具合などにより読み出しがうまくいっていないため、その原因調査結果次第では、2020年に追加基板の製作が必要になる。また、シミュレーションを進める際に、ハードディスク容量が足りないため、それの増設に用いる。
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