磁気圏、惑星大気プラズマの撮像観測中村正人宇宙科学研究所吉川一朗東京大山崎敦、東北大滝澤義之、理研 2015/9/30 2015/9/30 極端紫外光によるプラズマ圏イメージング Earth EUV 304Åimage 太陽 SOHO 地球プラズマ圏 HeIIを共鳴散乱 He+ 共鳴散乱(He II : 304Å) プラズマ圏撮像 2015/9/30 4I ( Rayleigh)  10 6 6  10  p line of sight  p  F   10 6  p  g  0   0 0 wave length  e 2  f n z dz   me c  line of sight line of sight where g = F   F  n z ddz 明るさ n z dz  e 2  f   me c  Telescope z Plasma n(z) I Species emission He + He O+ He II He I O II Å） 303.78 584.33 834.46 833.33 832.76 Meier, R. R. Space Sci. Rev. 58, 1991 cm2) 9.32×10-14 1.19×10-13 1.50×10-13 1.07×10-13 5.03×10-14 g(s-1atom-1) 1.84×10-5 1.14×10-5 9.4×10-7 4.6×10-7 1.0×10-7 検出器の効率 Np = (4I)k k=106 hd/4 4I : 光っている領域の明るさ h : 検出器の効率  : 望遠鏡口径 d : 立体角であらわした視野 h = hr・ht・hq hr : 鏡の反射率 ht : フィルターの透過率 hq : 検出器の量子効率 2015/9/30 HeII 30.4nmにおける検出効率 (直焦点検出の場合)  鏡反射率    フィルター透過率    通常EUV領域では低い (金: 1-2%) 多層膜反射鏡 Mo/Si 20-30layer : 25%< 長波長の光を落とすために使う Al/C : ～30% ＭＣＰやＣＥＭの量子効率   通常数 % CsI coat : ～15% 2015/9/30 世界初のプラズマ圏撮像    火星探査機「のぞみ」（Ｐｌａｎｅｔ－Ｂ）に搭載した極端紫外光スキャナー X-ray Ultraviolet Scanner（XUV)による観測火星周辺のヘリウムガス、ヘリウムイオンの量を光学的に測定するために製作地球周回軌道でのプラズマ圏撮像に成功 2015/9/30 XUVの構造 2015/9/30 XUV センサー外観フード鏡筒 2015/9/30 プリアンプ & 高圧電源多層膜鏡反射率 Multi-layer coated mirror 2015/9/30 フィルター透過率 2015/9/30 プラズマ圏極端紫外像 2015/9/30 惑星尾部の可視化  酸素イオンの共鳴散乱による撮像 2015/9/30 酸素イオンの共鳴散乱 O+  EUV Rest Frame O+ (1-v/c) v Moving with Oxygen ions 2015/9/30 酸素イオン共鳴による明るさの見積もり  ngdz 4I  106 : Luminosit y(in Rayleigh) line of sight g : g - fact or n : ion densit y g    i 0  e 2 me c  0i     1 2  0 exp    v c    F  1  v / c d  th i     f : cross sect ionof scat t ering vth  v0 c 2015/9/30 金星におけるｇ-factor 2015/9/30 共鳴散乱光の明るさ視野方向 (ii)惑星半径の２０倍 (I)惑星の直径一様な酸素イオン密度を仮定 At Mars n  1cm-3 (Phobos Observation) At Venus n  0.5cm-3 ( Pioneer Vinus 6keV:109 ions / str / cm2 / sec) 2015/9/30 信号とノイズの分離 N p   4I  kT 10 h : Signal Count 検出器の仕様 6 k  4 Noise   4.9  10 hd a 4  4 2 2  2 Fa N d T  N p  Noise  N p  Criterion N p  Noise  N p / 10 2015/9/30 ＭＣＰの検出効率１５％鏡の反射率５０％フィルターの透過率２５％ →効率２％Ｆは１.0とするＭＣＰのノイズ 0.5/cm2/s 1080 900 720 540 金星 100 A perture(cm ) 90 80 S /sqer(S +N ) 70 60-70 60 50-60 50 40-50 40 30-40 30 20-30 20 10-20 0-10 10 0 T im e(sec) 2015/9/30 Tim e(sec) 1080 900 720 540 360 180 V enus along tailFO V =1deg 0 360 180 0 V enus across tailFO V =1deg 100 A perture(cm ) 90 S /sqrt(S +N ) 80 90-100 70 80-90 60 70-80 50 60-70 40 50-60 30 40-50 20 30-40 20-30 10 10-20 0 0-10 まとめ  ヘリウムイオンによる地球プラズマ圏撮像は可能となった    ＩＭＧＡＥ（ＵＳＡ）２０００-2005 ＳＥＬＥＮＥ（Ｊ）２００５酸素イオンによる惑星プラズマテール撮像も視野に入ってきている  ＳＴＪ(Super-conducting Tunnel Junction)素子の完成 →磁気圏尾部撮像 2015/9/30