宇宙プラズマ中における高度電界観測システムの開発・研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15340163
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 小嶋 浩嗣 京都大学, 宙空電波科学研究センター, 助教授 (10215254)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大村 善治 京都大学, 宙空電波科学研究センター, 教授 (50177002) ; 橋本 弘藏 京都大学, 宙空電波科学研究センター, 教授 (80026369) ; 松本 紘 京都大学, 宙空電波科学研究センター, 教授 (00026139) ; 八木谷 聡 金沢大学, 大学院・自然科学研究科, 助教授 (30251937) ; 臼井 英之 京都大学, 宙空電波科学研究センター, 助教授 (10243081)
• Keywords: 宇宙プラズマ / 低ノイズプリアンプ / 電界センサー / アンテナインピーダンス / 実効長 / Pickup factor / アンテナシース / ラングミュア波

Research Abstract

本年度は、まず、ダイナミックレンジを十分にとれ、また、プラズマ中の熱温度まで測定できるような、電界センサー用低ノイズプリアンプを開発した。ここでは、J-FETを用い、そのOPアンプとのFeedback系で20dBのゲインをもたせて、入力換算ノイズレベルを下げる設計とした。実際に、基板上に設計したプリアンプを組み、電磁シールドルーム内でそのノイズレベルを測定したところ、入力換算で、数nV/Sqrt(Hz)という低ノイズを実現できていることがわかった。また、この後段に更に、差動アンプを挿入し、そのCMRRが低下せずに十分とれていることも確認し、低ノイズプリアンプの開発に成功した。一方、電界アンテナセンサーのプラズマ中での特性を明らかにするために、3次元の粒子シミュレーションを行った。本年度は、モデルを単純化し、プラズマ中におかれたアンテナ長とプラズマパラメータとの相関関係、および、アンテナ上に載る電流分布のパラメータ依存性などを調べた。モデルとしては、アンテナシースを考慮しないモデルを採用し、その中に電子ビームを実際に置き、そこから発生するラングミュア波をシミュレーションボックス内に配置したアンテナで受信し、その出力と実際のラングミュア波の振幅との比を調べ、そこでのPickup factorがどの程度になるかをモデル計算との比較も行いながら検討した。その結果、アンテナ長とプラズマの温度・密度で決まるデバイ長との間の関係が、そのアンテナ特性に及ぼす影響は非常に小さいことがわかった。

Research Products

• [Publications] Nagano, I., X.-Y.Wu, H.Takano, S.Yagitani, H.Matsumoto, K.Hashimoto, Y.Kasaba: "Remote sensing the magnetosheath by the spin modulation of terrestrial continuum radiation"J.Geophys.Res.. 108. SMP1-1-SMP1-7 (2003)
• [Publications] Nishimura, K, H.Matsumoto, H.Kojima, S.P.Gary: "Particle simulations of re-formation at collisionless perpendicular shocks : Coherent behavior of reflected ions"J.Geophys.Res.. 108. SSH3-1-SSH3-5 (2003)