Proton beam test of cosmic ray telescope for the first Brazilian scientific satellite

Abstract

The collaborative planning between USA and Brazil in a special cosmic ray observation project for observing solar heavy ion beams and abnormal cosmic rays by the first Brazilian scientific satellite has been proceeding. Very low flux density of heavy ions in outer space required the design of a telescope with a large geometric factor. However, the district near Brazil was found to have high flux density, unsuitable for the observation by this telescope, due to the anomalous presence of a weak geomagnetic field, called SAA (South Atlantic Anomaly). Therefore, for observation of protons, electrons, and alpha-particles in this district a small telescope was constructed. Each detector of the telescope consists of two diodes, and the observable energy-range is 3 - 60 MeV. The Riken Ring Cyclotron proton beam of 70 MeV, its lowest energy, was utilized for the first calibration experiment of the telescope, to examine the response of each detector to various energy levels. Changing the thickness of aluminum absorbers to lessen the input energy, the peak of energy stored within the detector was observed, and was compared with the calculated values. Agreement of the observation with the calculation was found good for the thin absorbers, but poor for the thick absorbers.

太陽からの重イオンと異常宇宙線の計測を目的として、第1ブラジル科学衛星上で行う宇宙線観測が米国とブラジルの共同計画として進められている。宇宙空間では、陽子および電子と比べて重イオンの粒子束密度が非常に低いために、大きな形状因子をもつ望遠鏡を設計した。しかし、ブラジル近辺では南大西洋異常(SAA)と呼ばれる弱い地磁気場に起因する異常現象があり、観測に適さなかった。SAA地域での陽子、電子、アルファ線を観測するために、小さな望遠鏡を製作した。各検出器は2つのダイオードから成っている。この望遠鏡の観測エネルギー範囲は3?60MeVであるが、理研リングサイクロトロンの最低エネルギー70MeVの陽子ビームを始めての校正実験に用いた。その目的は、いくつかのエネルギーレベルに対する各検出器の応答である。アルミ吸収体の厚さを変えて、検出器内部に蓄積したエネルギーのピークを観測し、計算と比較した。吸収体が薄いときの一致は良好であるが、厚くなると不一致の度合いが増した。