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2021 年度 実績報告書

多段シフターによる時間分解原子核乾板検出器の実現と宇宙ガンマ線観測への展開

研究課題

研究課題/領域番号 21H04472
研究機関神戸大学

研究代表者

高橋 覚  神戸大学, 人間発達環境学研究科, 特命助教 (40402432)

研究分担者 青木 茂樹  神戸大学, 人間発達環境学研究科, 教授 (80211689)
中野 敏行  名古屋大学, 理学研究科, 准教授 (50345849)
研究期間 (年度) 2021-04-05 – 2024-03-31
キーワードガンマ線天文学 / マルチメッセンジャー天文学 / 原子核乾板 / 多段シフター / タイムスタンプ
研究実績の概要

「大面積」「長時間」「高時間分解能」「低エネルギー閾値」実現の鍵を握るローラー駆動型多段シフターを新たに考案し、開発をおこなってきた。これまでにフライトモデル初号機や搭載する大判エマルションフィルムパックを開発し、ダミーエマルションフィルムパックを搭載したメカニカルな動作試験をおこなってきた。ここから小判エマルションフィルムを部分的に搭載した動作試験をおこなった。また初号機開発の経験・実績を反映させ、計4号機まで構築し、合計開口面積として5平米を実現した。また、2号機以降の立ち上げやメカニカルな動作試験を順次進めた。その中で2号機以降における不具合をあぶりだし、様々な試行錯誤によって原因を突き止め、有効な改善策を見出した。また多段シフターに搭載するエマルションフィルムの長期特性試験や潜像退行試験をおこなった。またエマルションフィルム実験前処理(リフレッシュ、調湿、真空パック)環境の立ち上げ・試験をおこなった。また姿勢監視スターカメラについて、より低温に強く・高感度・低消費電力を実現する新スターカメラシステムを構築した。星空撮影による感度実証や長時間動作試験による常温常圧下での動作を実証した。そして気球実験環境を模擬した環境試験で動作実証を達成した。またより確実な動作やシンプルな構成で拡張性を持たせた気球実験システム(テレメトリ関連、コマンド・GPS-PPS関連、ハウスキーピング関連、電源回路関連等)の刷新を図った。

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

開発については概ね予定通り進行している。また開発における難所をいくつも突破した。コロナウィルス感染症の影響により気球実験は延期した。

今後の研究の推進方策

ローラー駆動型多段シフターについて、気球実験環境を模擬した環境試験をおこなう。またフライトモデル2~4号機の不具合改善を図り、それぞれについても環境試験をおこなう。姿勢監視スターカメラについてはフライトモデルを計6台構築する。また電源周りも含め気球実験全系を構築し、総合的な環境試験をおこなう。全系のゴンドラへの実装をおこない、荷造りして現地へ発送する。もう一方で多段シフターに搭載するエマルションフィルムを製造する。性能評価やリアルスケールでの長期特性試験・潜像退行試験をおこない、本番エマルションフィルムの実験前処理(リフレッシュ・調湿・真空パック)を施し、専用梱包を開発して発送する。そして豪州アリススプリングス現地入りし、最終準備をおこなう。

  • 研究成果

    (27件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] University of New South Wales(オーストラリア)

    • 国名
      オーストラリア
    • 外国機関名
      University of New South Wales
  • [雑誌論文] Performance of an emulsion telescope for gamma-ray observations in the GRAINE2018 balloon-borne experiment2021

    • 著者名/発表者名
      Nakamura Yuya、et al.
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 2021 ページ: 123H02

    • DOI

      10.1093/ptep/ptab148

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] GRAINE precise $\gamma$-ray observations: latest results on 2018 balloon-borne experiment and prospects on next/future scientific experiments2021

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Satoru、et al.
    • 雑誌名

      Proc. of 37th International Cosmic Ray Conference

      巻: 2021 ページ: 654

    • DOI

      10.22323/1.395.0654

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 原子核乾板望遠鏡気球実験による宇宙ガンマ線精密観測GRAINE ~2018年気球実験最新結果及 び科学観測実験展望~2021

    • 著者名/発表者名
      髙橋覚、他
    • 雑誌名

      日本写真学会年次大会要旨集

      巻: 2021 ページ: -

  • [雑誌論文] GRAINE計画:次期気球実験に向けて2021

    • 著者名/発表者名
      髙橋覚、他
    • 雑誌名

      大気球シンポジウム集録

      巻: 2021 ページ: isas21-sbs-024

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] GRAINE科学観測を実現する原子核乾板時刻付与機構の開発2021

    • 著者名/発表者名
      小田美由紀、他
    • 雑誌名

      日本写真学会年次大会要旨集

      巻: 2021 ページ: -

  • [雑誌論文] GRAINE次期気球実験に向けた姿勢監視スターカメラの開発2021

    • 著者名/発表者名
      加藤拓海、他
    • 雑誌名

      日本写真学会年次大会要旨集

      巻: 202 ページ: -

  • [雑誌論文] GRAINE 計画:計画のロードマップ2021

    • 著者名/発表者名
      青木茂樹、他
    • 雑誌名

      大気球シンポジウム集録

      巻: 2021 ページ: isas21-sbs-023

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] GRAINE 計画:次期気球実験に向けた原子核乾板量産体制の構築と環境耐性試験2021

    • 著者名/発表者名
      臼田育矢、他
    • 雑誌名

      大気球シンポジウム集録

      巻: 2021 ページ: isas21-sbs-025

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] GRAINE 計画:次期気球実験に向けた新型多段シフターのフィルム搭載試験2021

    • 著者名/発表者名
      小田美由紀、他
    • 雑誌名

      大気球シンポジウム集録

      巻: 2021 ページ: isas21-sbs-026

    • オープンアクセス
  • [学会発表] GRAINE計画:次期気球実験に向けた準備状況2022

    • 著者名/発表者名
      髙橋覚、他
    • 学会等名
      日本物理学会年次大会
  • [学会発表] GRAINE計画:次期気球実験に向けたタイムスタンパーの準備状況2022

    • 著者名/発表者名
      長原翔伍、他
    • 学会等名
      日本物理学会年次大会
  • [学会発表] GRAINE計画:次期気球実験に向けたエマルションコンバーターフィルムの性能評価2022

    • 著者名/発表者名
      臼田育矢、他
    • 学会等名
      日本物理学会年次大会
  • [学会発表] GRAINE計画:宇宙線飛跡を用いた新型多段シフターの駆動精度評価2022

    • 著者名/発表者名
      小田美由紀、他
    • 学会等名
      日本物理学会年次大会
  • [学会発表] GRAINE計画:次期気球実験に向けた飛跡角度較正機構の開発2022

    • 著者名/発表者名
      中村友亮、他
    • 学会等名
      日本物理学会年次大会
  • [学会発表] GRAINE precise gamma-ray observations: latest results on 2018 balloon-borne experiment and prospects on next/future scientific experiments2021

    • 著者名/発表者名
      S. Takahashi et al.
    • 学会等名
      37th International Cosmic Ray Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] 原子核乾板望遠鏡気球実験による宇宙ガンマ線精密観測GRAINE ~2018年気球実験最新結果及び科学観測実験展望~2021

    • 著者名/発表者名
      髙橋覚、他
    • 学会等名
      日本写真学会年次大会
    • 招待講演
  • [学会発表] GRAINE計画:2018年気球実験結果及び次期・将来気球実験2021

    • 著者名/発表者名
      髙橋覚、他
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
  • [学会発表] GRAINE計画:次期気球実験に向けて2021

    • 著者名/発表者名
      髙橋覚、他
    • 学会等名
      大気球シンポジウム
  • [学会発表] GRAINE科学観測を実現する原子核乾板時刻付与機構の開発2021

    • 著者名/発表者名
      小田美由紀、他
    • 学会等名
      日本写真学会年次大会
  • [学会発表] GRAINE次期気球実験に向けた姿勢監視スターカメラの開発2021

    • 著者名/発表者名
      加藤拓海、他
    • 学会等名
      日本写真学会年次大会
  • [学会発表] GRAINE計画:次期気球実験に向けた大口径エマルション望遠鏡の準備状況2021

    • 著者名/発表者名
      臼田育矢、他
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
  • [学会発表] GRAINE計画:次期気球実験に向けた多段シフターの準備状況2021

    • 著者名/発表者名
      小田美由紀、他
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
  • [学会発表] GRAINE 計画:計画のロードマップ2021

    • 著者名/発表者名
      青木茂樹、他
    • 学会等名
      大気球シンポジウム
  • [学会発表] GRAINE 計画:次期気球実験に向けた原子核乾板量産体制の構築と環境耐性試験2021

    • 著者名/発表者名
      臼田育矢、他
    • 学会等名
      大気球シンポジウム
  • [学会発表] GRAINE 計画:次期気球実験に向けた新型多段シフターのフィルム搭載試験2021

    • 著者名/発表者名
      小田美由紀、他
    • 学会等名
      大気球シンポジウム
  • [備考] Aoki Lab web site

    • URL

      https://neweb.h.kobe-u.ac.jp/labo/aoki/

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公開日: 2023-12-25  

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