JAXA Repository / AIREX 未来へ続く、宙(そら)への英知
49045000.pdf3.85 MB
titleMCP出力チャージの空間分布:測定とモデル
Other TitleSpatial charge cloud distribution of microchannel plates: Measurements and modeling
Author(jpn)齋藤 実穂; 齋藤 義文; 向井 利典; 浅村 和史
Author(eng)Saito, Miho; Saito, Yoshifumi; Mukai, Toshifumi; Asamura, Kazushi
Author Affiliation(jpn)宇宙航空研究開発機構 宇宙科学研究本部; 宇宙航空研究開発機構 宇宙科学研究本部; 宇宙航空研究開発機構 宇宙科学研究本部; 宇宙航空研究開発機構 宇宙科学研究本部
Author Affiliation(eng)Japan Aerospace Exploration Agency Institute of Space and Astronautical Science; Japan Aerospace Exploration Agency Institute of Space and Astronautical Science; Japan Aerospace Exploration Agency Institute of Space and Astronautical Science; Japan Aerospace Exploration Agency Institute of Space and Astronautical Science
Issue Date2005-11-30
PublisherJapan Aerospace Exploration Agency (JAXA)
宇宙航空研究開発機構
Publication date2005-11-30
Languagejpn
AbstractSpatial distributions of the charge cloud on the anode are examined both experimentally and theoretically. The initial electron cloud at the MCP output has angular divergence and energies, therefore the size of the charge cloud on the anode becomes broader than the original size at the MCP output. Furthermore, space charge effects may broaden the size of the charge cloud. The size of the charge cloud has been examined with various conditions of the acceleration voltage between the MCP output and the anode (anode voltage) and the MCP voltage to control the gain and hence the amount of output electrons from the MCP. The experimental results are well explained in terms of these effects in comparison with the model calculation of the spreading electron cloud in which a Gaussian distribution is assumed for the spatial distribution so that its standard deviation is taken as a charge cloud radius. The radius was measured to be 0.4 mm to 1 mm under the condition that the gap between the MCP output and the anode is 2.5 mm with accelerated anode voltage of 70 to 300 V. The radius is approximately inverse proportional to the square root of the anode voltage. The radius has also a dependence of MCP output charge. Smaller MCP output charge exhibits smaller charge cloud radius. Spatial distribution of charge cloud are calculated from the model in which pulsed current broad along the way to an anode with space charge effects. The model results are compared with the experimental results of Edgar and show good agreements.
MCP出力チャージの大きさ(=チャージクラウド)を実験と計算の両方で調べた。MCP出力チャージはMCPのチャンネル径で決まる有限の初期半径を持って出力される。そしてその電子雲は、角度分散とエネルギーを持っており、アノード上で初期の大きさ以上に広がる。それに加え、アノード落下時に空間電荷効果でも広がる。チャージクラウドを様々なアノード電圧、電荷量(印加電圧の制御による)での大きさを求めた。実験結果はこれらの効果を考慮したモデル計算でよく説明できる。このときチャージクラウドの空間電荷密度分布をガウス分布と仮定することで大きさを求めた。ガウス分布の標準偏差を、チャージクラウドの半径とした。MCP出力側からアノードの距離が2.5mm、アノード電圧70〜300Vの場合、チャージクラウドの半径は、およそ0.4〜1mmの間をとる。半径は、アノード電圧が大きいほど小さく、ほぼアノード電圧の2乗根の反比例する。また、半径はMCP出力電荷量にも依存し、電荷量が少ないほど、半径も小さくなる。モデルでは、パルス電流の落下時の広がりを求めることにより、空間電荷分布を計算できる。この結果は、Edgarの実験結果ともよく一致する。
DescriptionJAXA Research and Development Report
宇宙航空研究開発機構研究開発報告
Keywordsmicrochannel plate; charge cloud; charge density distribution; cloud size; pulse amplitude; Maxwell equation; equation of motion; parameter dependency; anode voltage; histogram; space charge; マイクロチャネルプレート; チャージクラウド; 電荷密度分布; クラウドサイズ; 波高; マクスウェル方程式; 運動方程式; パラメータ依存性; アノード電圧; ヒストグラム; 空間電荷
Document TypeTechnical Report
JAXA Category研究開発報告
ISSN1349-1113
SHI-NOAA0049045000
Report NoJAXA-RR-05-010
URIhttps://repository.exst.jaxa.jp/dspace/handle/a-is/29613


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