Development of a Fourier-transform type miniature mass spectrometer for space use

空间用傅里叶变换型微型质谱仪的开发

基本信息

  • 批准号:
    21J10032
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 0.96万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2021-04-28 至 2023-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

本研究では,次世代の惑星探査における質量分析の機会を増大させて,太陽系物質の起源や進化の研究を進めるためのブレイクスルーを得ることを目的 に,探査機搭載用の小型かつ高分解能な質量分析器を開発してきた.将来の宇宙探査について,他国との共同相乗りミッションや,月ゲートウェイ放出型の超小型衛星による探査など,我が国における宇宙探査機会は増加が見込まれる一方で,そのミッションの特性から衛星搭載用装置が利用可能なリソースについてはより厳しい制約が生まれることが予想される.ここにおいて,体積や重量・消費電力などのリソースを制限しながら,従来のハイエンド装置と同等の科学成果を創出可能な小型装置を開発する試みには意義が認められる. 本研究では,従来宇宙探査に用いられてきた質量分析器(二重収束型・TOF型・四重極型)とは異なる,イオントラップフーリエ変換型(i.e., Orbitrap,Makarov 1999)の質量分離技術を採用して,新奇性のある手のひらサイズの質量分析器を実験室ベースで製作・実証している.現在までに,イオントラップの初段階である一往復イオン軌道についてマススペクトルを取得し,シミュレーションと実験の比較からその正当性を確認している(実証した性能としては,質量分解能 m/Δm ~ 50,感度 ~10^8 cps/Pa,ダイナミックレンジ~10^6).さらに数値シミュレーションを用いた設計により,今回完成した一往復トラップの光学系をそのまま応用することで,本質量分析器が,従来の宇宙機搭載用の大型装置に匹敵する高分解能(m/Δm ~ 10000)を達成可能な見込みであることを示した.
In this study, the opportunity for mass analysis in the next generation of satellite exploration has been increased, and the study of the origin and evolution of solar system materials has been advanced. For this purpose, a small high-resolution mass analyzer for exploration aircraft has been developed. In the future, space exploration opportunities for other countries and other countries will increase, while space exploration opportunities for other countries and other countries will increase. The volume, weight and power consumption of the device are limited by the size, weight and power consumption of the device, and the scientific results of the device are equivalent to the scientific results of the device. In this study, mass analyzers (double beam type, TOF type, quadrupole type) were used in space exploration in the past. Orbitrap, Makarov (1999) Mass separation techniques are used in the production of novel mass analyzers. Now, we can confirm the validity of the comparison between the initial stage and the initial stage of the reciprocating orbit. The mass resolution energy is m/Δm ~ 50, the sensitivity is ~10^8 cps/Pa, and the mass resolution is ~10^6. This mass analyzer is designed to achieve high resolution energy (m/Δm ~ 10000) comparable to large devices mounted on space machines.

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Development of an electron impact ion source with high ionization efficiency for future planetary missions
为未来的行星任务开发具有高电离效率的电子轰击离子源
  • DOI:
    10.1016/j.pss.2022.105547
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Kawashima Oya;Yanase Naho;Okitsu Yoshihisa;Hirahara Masafumi;Saito Yoshifumi;Karouji Yuzuru;Yamamoto Naoki;Yokota Shoichiro;Kasahara Satoshi
  • 通讯作者:
    Kasahara Satoshi
月極域探査 LUPEX 搭載用 REIWA/TRITON に資する高イオン化効率をもつ中性粒子質量分析用イオン源の開発
开发出高电离效率的中性粒子质谱分析用离子源,为REIWA/TRITON月球极地探索 LUPEX 做出贡献
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    O. Kawashima;S.Kasahara;M. Hirahara;Y. Saito;S. Yokota;S. Sugita;川島 桜也,笠原 慧,平原 聖文,齋藤 義文,横田 勝一郎,杉田 精司;川島 桜也,柳瀬 菜穂,沖津 由尚,平原 聖文,齋藤 義文,唐牛 譲,山本 直輝,横田 勝一郎,笠原 慧
  • 通讯作者:
    川島 桜也,柳瀬 菜穂,沖津 由尚,平原 聖文,齋藤 義文,唐牛 譲,山本 直輝,横田 勝一郎,笠原 慧
将来の月・惑星着陸探査に向けた超小型中性粒子質量分析器の開発
开发用于未来月球和行星登陆探索的超紧凑型中性粒子质谱仪
  • DOI:
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    川島 桜也,笠原 慧,平原 聖文,齋藤 義文,横田 勝一郎,杉田 精司
  • 通讯作者:
    川島 桜也,笠原 慧,平原 聖文,齋藤 義文,横田 勝一郎,杉田 精司
太陽系探査を目指したイオントラップフーリエ変換型質量分析器の開発
开发用于太阳系探索的离子阱傅里叶变换质谱仪
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    O. Kawashima;S.Kasahara;M. Hirahara;Y. Saito;S. Yokota;S. Sugita;川島 桜也,笠原 慧,平原 聖文,齋藤 義文,横田 勝一郎,杉田 精司
  • 通讯作者:
    川島 桜也,笠原 慧,平原 聖文,齋藤 義文,横田 勝一郎,杉田 精司
Development of a space-borne electron impact ion source optimizing ionization rate
开发优化电离率的星载电子碰撞离子源
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    O. Kawashima;N. Yanase;Y. Okitsu;Y. Saito;M. Hirahara;S. Yokota;S.Kasahara
  • 通讯作者:
    S.Kasahara
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月極域探査の質量分析に資するタンデム型イオン源の開発
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  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    川島 桜也
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    川島 桜也;笠原 慧;斎藤 義文;横田 勝一郎;平原 聖文;杉田 精司
  • 通讯作者:
    杉田 精司

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    23KJ2212
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 0.96万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows

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    2022
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    Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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    2021
  • 资助金额:
    $ 0.96万
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    Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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  • 批准号:
    2003592
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 0.96万
  • 项目类别:
    Standard Grant
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    439883-2013
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    2012
  • 资助金额:
    $ 0.96万
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  • 批准号:
    20740327
  • 财政年份:
    2008
  • 资助金额:
    $ 0.96万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
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  • 批准号:
    20791134
  • 财政年份:
    2008
  • 资助金额:
    $ 0.96万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
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