| 研究課題/領域番号 |
19H00665
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| 研究機関 | 電気通信大学 |
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研究代表者 |
中村 信行 電気通信大学, レーザー新世代研究センター, 教授 (50361837)
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| 研究分担者 |
原 弘久 国立天文台, SOLAR-Cプロジェクト, 准教授 (20270457)
村上 泉 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 教授 (30290919)
坂上 裕之 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (40250112)
山本 則正 中部大学, 工学部, 准教授 (40350326)
加藤 太治 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (60370136)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 太陽コロナ / 鉄多価イオン / 真空紫外スペクトル / プラズマモデル |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、電子ビームイオントラップによる良く定義された実験室プラズマによるスペクトルで、将来打ち上げを目指して計画が進められているSolar-C/EUVSTの診断に必要なデータを揃えることが目的である。
2019年度において設計した真空紫外分光器の構成物品がコロナウィルス感染拡大の影響で納品が遅れていた。2020年度に入って全て揃ったため、分光器の組み立てを行った上で小型電子ビームイオントラップに接続し、試験運転を行った。その結果、Ar多価イオンの発光線を観測することなどに成功したが、分解能が不十分であることが判明した。原因をレイトレースシミュレーションにより調べた結果、分光器の改良が必要であることが分かった。そのため、改良に必要な部品の設計・製作を行った。試験をするには至らなかったが、2020年度内に改良を完了した。
既存の極端紫外分光器では、2019年度の実験で課題となっていた電子密度の実測を行うことで、Fe XIIやAr XIVなどの輝線の密度依存性を実験により調べた。弱磁場および強磁場を有する2台の電子ビームイオントラップで実験を行うことにより広範な電子密度にわたる結果を得た。その結果を衝突輻射モデル計算と比較した結果、良い一致が得られることを確認した。この結果については研究会で報告した他、論文の執筆を進めた。Ar XIVについては国立天文台においてHINODE EISによるフレア観測結果の解析も進めた。
また、これまでの研究において実験とモデルの不一致が確認されているFe XVの発光線強度比密度依存性について、不一致の原因を突き止めるべく、核融合研および中部大において詳細なモデル計算を行った。これまでのモデルでは考慮に入れていなかった電離による準安定状態の生成を考慮に入れた計算を行った。これらの結果について、2編の論文の執筆を進めた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究は、電子ビームイオントラップによる良く定義された実験室プラズマで得られるスペクトルで、観測衛星による分光診断において必要なデータを充足することが目的である。特に、稼働中の観測衛星HINODEにも搭載されている分光器において観測可能な極端紫外域に加え、将来の打ち上げを目指して計画が進められているSolar-C/EUVSTで新たに分光計測対象となる真空紫外域に観測を拡げることが一つの大きな課題である。2020年度は、その真空紫外分光器を新たに立ち上げ、小型電子ビームイオントラップにおける観測に成功したことは大きな成果の一つである。改良すべき点が見つかったため、完全に完成したとは言えない状態にはあるが、その改良も2020年度内に終了させることができた。
実験室データとして最も重要な密度依存については、電子密度の実測を行うことが課題であったが、極端紫外域発光の空間分布で電子ビーム径を測定し、可視域発光の空間分布でトラップイオン広がりを測定し、それらの重なり因子を考慮した実効電子密度を実測することが可能となった。これにより、Ar XIVやFe XIIなどフレア診断に有用とされる発光線強度比の密度依存性測定について実験を完了した。論文は投稿に至っていないが執筆を進めた。実験室で得られたデータを、HINODEにより得られたデータと比較検討する作業も進めている。
以上、実験の課題となっていた項目を完了し、研究期間後半に向けて準備が整った。4本の論文を執筆できるだけの成果がこれまでに得られており、執筆を進めている。
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| 今後の研究の推進方策 |
2020年度までにおいて、真空紫外分光器や電子密度実測のためのイメージング機器などが揃った。今後はこれらの新たな機器と既存の極端紫外分光器などの機器を利用し、データの充足を進める。特にSolar-C/EUVSTにおいて重要な観測対象であるC III (117.66nm), Ne VII (46.52nm), Fe XII (19.51nm)などの発光線を真空紫外から極端紫外まで広範な波長範囲にわたり観測する。
衝突輻射モデルによる計算も並行して進める。これまでに開発したモデルに、必要に応じて改良を加えながらより精度の高いモデルの構築を目指す。得られた実験データを用いて、衝突輻射モデル計算の評価を行う他、実験に先行して計算を行うことで、計算データの充足も進める。
2021年度においては、2020年度までに得られた成果を論文化する。論文としてまとめることのできる成果は2020年度末時点で以下の4点である。(1)Ar XIV発光線の電子密度依存性、(2)新たなに製作した真空紫外分光器の特性、(3)これまでの研究で実験とモデルの不一致が見られていたFe XVに関する研究（共鳴および電離の寄与に関する実験・理論両面による検討）、(4)Fe XIV発光線強度比に対する電離過程の寄与に関する研究。
電子ビームイオントラップによる実験（電通大）、太陽観測スペクトルとの比較および将来の観測衛星計画に即した実験提案（天文台）、プラズマモデルの改良および計算（核融合研・中部大）の連携をより強化し、これまで以上に密に打ち合わせを行い効率的に研究を進める。
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