JAXA Repository / AIREX 未来へ続く、宙(そら)への英知
63733000.pdf2.4 MB
titleBepiColombo水星探査計画に向けた遠紫外光検出器の位置分解能向上に関する研究
Other TitleDevelopment of the high-resolution FUV detector for the BepiColombo mission
Author(jpn)村上 豪; 江沢 福紘; 吉岡 和夫; 豊田 丈典; 吉川 一朗; 山崎 敦
Author(eng)Murakami, Go; Ezawa, Fukuhiro; Yoshioka, Kazuo; Toyota, Takenori; Yoshikawa, Ichiro; Yamazaki, Atsushi
Author Affiliation(jpn)東京大学; 東京大学; 東京大学; 東京大学; 東京大学; 宇宙航空研究開発機構 宇宙科学研究本部
Author Affiliation(eng)University of Tokyo; University of Tokyo; University of Tokyo; University of Tokyo; University of Tokyo; Japan Aerospace Exploration Agency Institute of Space and Astronautical Science
Issue Date2008-02-29
PublisherJapan Aerospace Exploration Agency (JAXA)
宇宙航空研究開発機構
Publication date2008-02-29
Languagejpn
AbstractMariner-10 UV (UltraViolet) measurements and telescopic spectroscopy from the Earth identified six elements (Ca, Na, K, H, He, and O) in the Mercury's exosphere. Other species are expected, e.g. H2, OH, and some noble gasses (Ar, Ne, and Xe). All species representative of the surface composition, directly produced by impact vaporization driven by micrometeoroids, physical sputtering, photo-stimulated desorption, and thermal desorption from the regolith, should also be present. To determine the composition of the Mercury's exosphere, the PHEBUS (Probing of Hermean Exosphere By Ultraviolet Spectroscopy) instrument on Mercury Planetary Orbiter (MPO) will measure the emission lines of the exosphere. PHEBUS is a dual FUV (Far UltraViolet)-EUV (Extreme UltraViolet) spectrometer working in the wavelength range from 55 to 315 nm. We are now developing the compact detector system sensitive to FUV airglow emissions of the Mercury. The FUV detector is required to have high spatial resolution (80 micrometer) so that the wavelength resolution of the PHEBUS instrument should be 1.5 nm at the FUV range. The FUV detector consists of a Cs2Te photocathode, MicroChannel Plates (MCPs), and a resistive anode encoder. In a position-sensitive system with a resistive anode encoder, the spatial resolution is determined by the signal-to-noise ratios at the anode terminals. Therefore, a high and stable electron gain of MCPs allows the position determination of each photoelectron event with high spatial resolution. We studied a method for achieving a high and stable electron gain. We fabricated a test model of the FUV detector incorporating a clamped pair of MCPs (V-MCPs) followed by a gap and a clamped triplet of MCPs (Z-MCPs) in cascade. We measured the performance of the test model under a variety of applied voltages. As a result, we achieved a high gain of 2 x 10(exp 7) and the required spatial resolution (80 micrometer). Furthermore, we found that the reverse voltage applied across the V-Z gap made the electron gain more stable. In this paper we report the specific performance of the test model of the FUV detector.
マリナー10号による紫外光観測や地上観測により、水星には6種類(Ca、Na、K、H、He、O)の大気成分があることが判明している。これらの大気成分のうちH、Heは太陽風を起源とし、その他は、太陽光による光脱離や、熱脱離、イオンスパッタリングによって地表から放出されたものと考えられている。さらに地質・地学的な研究や、地球、月の大気からの類推からH2、OH、Mg、Ar、Neや、He(+)、O(+)などの大気成分の存在も示唆されている。これらの大気成分を検出し、さらに新たな元素を発見するために、2013年打ち上げ予定のBepiColombo水星探査計画において我々は紫外線分光観測装置(PHEBUS: Probing of Hermean Exosphere By Ultraviolet Spectroscopy)を水星表層探査衛星(MPO: Mercury Planetary Orbiter)に搭載する。現在我々はPHEBUSの遠紫外光検出部(FUV: Far UltraViolet)の開発を進めている。FUVの開発において最大の課題となるのが位置分解能の向上である。遠紫外光領域においてPHEBUSに必要な波長分解能1.5nmを達成するためにはFUVが80μmの高い位置分解能をもたなければならない。FUVは光電面、電子増倍部(マイクロチャンネルプレート: MCP)、2次元位置検出器(レジスティブアノード)から構成される。MCPによって10(exp 6)〜10(exp 7)倍に増幅した電子はレジスティブアノード上の4隅の電極に分割され、それらの電荷量の比から位置を算出できる。レジスティブアノードに入射する電子数が多いほど位置精度は高くなるため、FUVの位置分解能は1つの光子からMCPによって増幅される電子数(利得)に依存する。すなわち高い位置分解能を得るにはMCPの利得が高くかつ一定に近いことが理想的である。しかし、高利得を得るために一般的に用いられるMCPを2枚ないし3枚重ねる方法ではFUVに必要な位置分解能80μmを達成するには不十分である。そこで今回我々は5枚重ねのMCPを用いてFUVの試作機を製作し、その性能を評価した。MCPの各部位への印加電圧を変化させ、それぞれの場合の利得および位置分解能を調べた。その結果、5段MCPを用いればおよそ2×10(exp 7)の高い利得を達成でき、PHEBUSに必要な位置分解能を十分満たしていることを確認した。さらに、MCPの間に逆向き電圧を印加することで利得のばらつきを約1/5に抑えられ、位置分解能も1.2倍に向上させられることがわかった。今後は本試作機の試験結果に基づきFUVの仕様を決定し、2013年の打ち上げに向けて開発を進めていく。
DescriptionJAXA Research and Development Report
宇宙航空研究開発機構研究開発報告
Keywordsspace exploration; Mercury; BepiColombo mission; spaceborne astronomy; extreme ultraviolet radiation; high resolution; spatial resolution; FUV detector; planetary atmosphere; planetary surface; impact vaporization; 宇宙探査; 水星; ベピコロンボ計画; 宇宙機搭載天文学; 極端紫外放射; 高分解能; 空間分解能; 遠紫外光検出器; 惑星大気; 惑星表面; 衝突蒸発
Document TypeTechnical Report
JAXA Category研究開発報告
ISSN1349-1113
SHI-NOAA0063733000
Report NoJAXA-RR-07-017
URIhttps://repository.exst.jaxa.jp/dspace/handle/a-is/54504


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