宇宙空間プラズマ計測器開発への基礎研究

空间等离子体测量仪器研制的基础研究

• 批准号: 03J11586
• 负责人: 小笠原 桂一
• 金额: $ 1.73万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03J11586/
• 关键词: APD; アバランシェ・フォトダイオード; 半導体検出器; 中エネルギー電子; 極域熱圏; オーロラ; 観測ロケット; 放射線計測; アバランシェフォトダイオード; 中エネルギー電子計測; オーロラ振り込み; 電子計測; ディフューズオーロラ; オーロラ電子; S-310

本研究の目的は,宇宙空間における電子観測において大きな課題である,10〜100keVという中エネルギー領域の新型センサーとして期待されるAPD(アバランシェ・フォトダイオード)の開発を行うことにより,次世代の高精度プラズマ計測技術の基盤を築くことである.中エネルギー領域の電子は,文字通り熱的電子と非熱的電子の中間的な存在であり,磁気圏物理において本質的な課題である加速・加熱過程を解明する上の鍵となっている.APD素子は内部利得により高S/Nの電子検出素子として利用できることは,これまでの我々の研究で示された.本年度においては,昨年度打ち上げられたS310-35号機搭載のオーロラ電子検出器の解析を行った.電子計測器により,中エネルギー領域である3.5-65keVの電子計測に成功した.エネルギースペクトルは低高度のため大気との相互作用によって歪められていたが,大気中の電子輸送方程式を解くことによって補い,κ分布関数のスペクトルが見つかった.電子のκ分布関数は加熱されたプラズマシートでも見つかっており,オーロラ電子の源とされていることから,妥当な結果といえる.加えて新型APD素子の開発も行った.APDの検出限界には素子表面の不感層の厚みと素子内部の空乏層の厚みが重要であることが,我々の計算機実験によって示された.この結果から不感層が極めて薄く空乏層が従来の3倍のAPD素子で電子計測を行ったところ,2-40keVという広範囲で高S/Nを確保できることが判明した.エネルギー分解能も2-20keVで1keV程度と優れたものであった.新型素子の実験結果及びロケット実験の解析結果はまもなく専門誌に投稿予定である.ロケットでの実証試験の成功と,十分なダイナミックレンジを確保できたことで,中エネルギー電子検出用APD素子の基礎開発段階は終了したといえる.

The purpose of this study is to develop a new type of APD(APD) in the field of electronic measurement in outer space from 10 keV to 100keV, and to construct a substrate for high-precision measurement technology in the next generation. In the field of electron generation, the existence of hot electrons and non-hot electrons in the middle of the text, the problem of the nature of the magnetic field physics, the acceleration and heating process, the key to the solution.APD element internal gain, high S/N electron generation element utilization, this research shows that. This year, the analysis of the electronic detector carried by S310-35 aircraft was carried out yesterday. The electronic measurement was successful in the range of 3.5-65keV. The electron transport equation in the large atmosphere is solved by the interaction between the low altitude and the large atmosphere. The distribution of electrons is heated up, and the source of electrons is heated up, and the result is heated up. In addition, the development of new APD elements is discussed. The detection limit of APD is important for the thickness of the insensitive layer on the surface of the element and the thickness of the deficient layer inside the element. As a result, the non-sensing layer is thin and the depletion layer is thin, and the APD element is 3 times larger than the electron measurement layer. The electron measurement layer is 2 -40keV, and the S/N ratio is high.エネルギー分解能も2-20keVで1keV程度と优れたものであった. The results of the new element and the analysis results of the new element are not determined. The success of the test is very important to ensure that the basic development stage of APD elements for electronic production is completed.