[P-CG20] 宇宙・惑星探査の将来計画および関連する機器開発の展望

[PCG20-P09] 系外惑星大気の紫外線分光観測に向けたfunnel型マイクロチャンネルプレートの量子効率の向上率評価

*茂木 大地¹、亀田 真吾¹、桑原 正輝¹、森尾 波月¹ (1.立教大学院)

現在、5800以上の系外惑星が様々な観測方法で発見されている。それらの中には、ハビタブルゾーン付近に位置する地球型惑星がある。LAPYUTA計画は、XUVの輻射の多いM型星を対象としたトランジット分光観測を通じて、惑星高層大気の組成を明らかにし、地球と同様に表面に液体の水を保持している可能性のある惑星を発見することを目的の1つとしている。主星からのXUVの輻射により、地球のように水素原子や酸素原子が多く含まれる大気は、散逸するしやすい。そのため、酸素原子輝線、水素原子輝線の吸収量が増加する。主星からの紫外線領域を分光観測し、その減光率を調べることで、大気中の酸素原子、水素原子の存在量の推定することが可能と考えられている。

　そこで、系外惑星大気の紫外線分光観測のために、現在、紫外線分光観測器UVSPEXの開発が行われている。恒星の紫外線は可視光や赤外線と比べると強度が低いため、UVSPEXの検出器部分には可視光に感度の無いイメージインテンシファイアを採用している。イメージインテンシファイアにはマイクロチャンネルプレート(MCP)が内蔵されており、このマイクロチャンネルプレートは、CsIの蒸着や、入射口をfunnel形状にすることで量子効率の向上を図っている。funnel形状にすることで、各チャンネルの開口率を約90%にし、入射効率を上げている。本研究は、1)入射口に加工のない領域、2)入射口がfunnel形状の領域、3)入射口にCsIが蒸着された領域、4)入射口がfunnel形状で、CsIが蒸着された領域の4象限に分かれたMCPを使用する。このMCPの量子効率を測定し、funnel、CsIによる量子効率の向上率の評価を行うことを目的としている。

　先行研究では、重水素ランプの光を使用し、MCPで増倍された電子によって蛍光面上に発生した光点の数と量子効率が既知のフォトダイオードの出力を、どちらのダイナミックレンジにも対応するCCDカメラを介して比較し、MCPの量子効率を測定した。CCDカメラは真空下で使用できないため、窒素雰囲気で測定を行う実験系を使用していた。しかし、検出器を入れ替え、実験系を窒素で置換しなおすと、置換する時間によってランプ強度が変動してしまうため、同じランプ強度での検出器の出力の比較ができなかった。そこで本研究では、透過率と反射率が既知のビームスプリッターを使用して、同じランプ強度で2つの検出器の出力の比較ができるように実験系を変更し、紫外線に対する量子効率測定を行った。　今回の発表では測定したMCPの量子効率、funnel、CsIによる量子効率の向上率 と、先行研究との比較について述べる。