Calibration of the absolute energy scale of gamma-ray telescopes with balloon toward dark matter detection

用于暗物质探测的带气球伽马射线望远镜绝对能量标度的校准

• 批准号: 20K14484
• 负责人: 高橋 光成
• 金额: $ 2万
• 依托单位: Nagoya University (2021-2022)The University of Tokyo (2020)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K14484/
• 关键词: 紫外線ＬＥＤ; 気球; ゾンデ観測システム; ガンマ線; チェレンコフ光; 暗黒物質; 超高エネルギー

気球に搭載して高度約10kmまで上昇させ、地上の望遠鏡から観測する光源の開発、試験を行った。前年度までに紫外線LEDを幅100ns程度の高速で駆動する回路の製作・試験を行ったが、これは重い固定電源から電力を供給するため気球に搭載できるものではなかった。当該年度は一般的な単3ニッケル水素電池3本でLED1個を駆動する回路を開発、試験した。電池から得られた電圧は昇圧され、9.8~11Vの範囲で設定できる。回路は㈱カイズワークスに設計・製作してもらい、名古屋大学で光量・パルス幅を測定した。測定では実際の光源の観測を想定して望遠鏡カメラに用いられる光電子増倍管で光パルスを検出した。その結果、電圧を最大にした場合、約40個のLEDを同期して発光させることで望遠鏡での検出に十分な光量が得られることがわかった。一方で当初想定していたLEDは20個程度であり、費用増加を避けるために1個あたりの電流量の改善を図る必要も生じた。パルス幅は想定していた100 ns程度となり、望遠鏡での観測時にカメラをトリガーし良好なシグナルノイズ比が得られると考えられる。また回路の重量はおよそ100gとなり、LED40個分とした場合でも電池を含めた重量が2kg強に収まると見積もることができた。これによりゴム製の軽気球を用いて打ち上げられる見通しが付き、大まかな設計を定めることができた。この他、所属する名古屋大学宇宙地球環境研究所の談話会での講演で計画に触れ、大気の専門家を含む出席者と意見交換を行った。

开发并测试了光源，将其安装在气球上，提高到约10公里的高度，并从地面望远镜观察到。直到上一年，我们制造并测试了一个电路，该电路以高速驱动紫外线LED约100 ns，但不能将其安装在气球中，因为它从重型固定电源提供了电源。在今年，我们开发并测试了一个使用三个典型AA镍氢电池的电路，该电路驱动了一个电路。从电池中获得的电压会增加，可以设置为9.8至11V的范围。该电路是由Kyz Works Co.，Ltd。设计和制造的，在Nagoya大学测量了光强度和脉冲宽度。在测量值中，假设实际的光源观察结果，使用望远镜摄像头中使用的光电倍增管检测到光脉冲。结果，发现当电压最大化时，大约40个LED被照明同步，从而产生了足够的光，可以通过望远镜检测。另一方面，最初的期望约为20个LED，也有必要提高每单位的当前数量以避免成本增加。脉冲宽度约为100 ns，在使用望远镜观察时预计会触发，从而产生良好的信号噪声比。电路的重量也约为100克，即使由40个LED组成，估计包括电池在内的重量也将超过2kg。这提供了使用橡皮光灯泡发射的前景，从而可以进行粗糙的设计。此外，他在纳戈亚大学太空与地球环境研究所的讨论会上的一次演讲中谈到了该计划，他所属的地方，并与包括大气专家在内的与会者交流了意见。