山崎 朝  Yamazaki, Ashita

东京大学　理学系研究科　地球行星科学专攻

吉冈研究室　硕士二年级学生

电子邮件：ayamazaki0309 at g.ecc.u-tokyo.ac.jp

办公室：新领域基盘栋4E1办公室（东京大学柏校区）  

 

研究内容：

研究课题

用于氢冕层同位素测量的光学滤波器开发

 

D/H观测的重要性

氢的同位素丰度比（D/H比率）是揭示行星体起源和演化的关键因素。例如，已知水的D/H比率在形成于原行星盘外部区域的天体中较高[Horner等人，2007]。图1显示了行星体D/H比率的测量结果，显示出明显的趋势。 

 

 

 

 

 

 

 

氢冕层

氢冕层是反映行星体D/H比率的现象。原子氢大气通过对太阳辐射的共振散射发出光，尤其是在氢莱曼α线处。图2呈现了以这种光波长捕捉到的67P/C-G彗星氢晕的图像。

这些观测不仅可以提供D/H比率，还可以提供有关大气氢气温度和空间结构的信息，为大气生成和逸出过程提供宝贵的见解。

 

 

 

 

 

 

 

 

吸收池滤波器

吸收池滤波器已被开发为远程量化氢冠层的D/H比率和氢气温度的手段。在氢吸收池滤波器的情况下，它通过共振散射吸收了氢原子发出的H Ly-α线。它由两侧都由MgF2制成的圆柱形玻璃池组成，内充满氢气。当池内的钨丝激活时，氢气会热解为原子，这些原子会对进入池的H Ly-α线发生共振散射，从而在视线中吸收H Ly-α线。由于H Ly-α和D Ly-α之间的波长相差33 pm，H和D池分别吸收这些发射线，从而实现了对冠层中氢和氘密度的单独测量。由于其小巧、轻便的设计和低功耗，它非常适合安装在超小型航天器上。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

吸收池滤波器的主要问题

尽管这个滤波器似乎非常适用于Ly-α观测，但仍存在两个主要问题：

1) 由于受到H2O和O2污染而导致钨丝氧化；

2) 由于H2污染导致D池测量精度下降。

 

解决措施

1) 我计划使用钯滤波器，以确保在池中充入纯H2/D2气体；

2) 还将使用锆和钛等作为吸附活性气体的吸附材料，在封闭D2气体之前从真空管路中去除H2气体。

我目前正在对这些措施进行定量评估，以确保使用吸收池滤波器进行稳定和精确的测量。

 

进展和未来工作

到目前为止，我已经定量证明了使用钯滤波器来选择性渗透H2/D2气体的有效性，并使用这种方法制造的实际池进行了耐久性测试。接下来，我将对吸附材料进行定量分析，并评估H2气体混入D池的吸收曲线测量效果。鉴于完全预防这种污染可能不可行，还需要建立用于计算D/H比率的校准方法。

 

[2023.9]

 

研究成果：

Yamazaki, K. Goda, T. Matsumoto, S. Teramoto, K. Yoshioka. Transmission Characteristics of an Optical Filter for UV Observations. UVSOR activity report. 2023.

Taguchi, M. Kuwabara, T. Katsumata, M. Tateyama, K. Yoshioka, Y. Suzuki, K. Goda, K. Inoue, A. Tomioka, A. Yamazaki. Evaluation of Absorption Stability of a Hydrogen Absorption Cell. UVSOR activity report. 2022.

Suzuki, M. Kuwabara, M. Taguchi, K. Yoshioka, T. Katsumata, M.Tateyama, K. Goda, A. Yamazaki, K. Inoue, A. Tomioka. Performance Evaluation of UV Absorption Filter onboard Spacecraft. UVSOR activity report. 2022.

 

○A. Yamazaki, K. Goda, Y. Suzuki, M. Taguchi, M. Kuwabara, K. Yoshioka. Specifications and development of Hydrogen Imager for Comet Interceptor mission. JpGU 2022. Makuhari, Japan. May 23, 2022.

○K. Goda, A. Yamazaki, Y. Suzuki, K. Yoshioka, K. Enya, S. Sugita. Removal of stray light generated by bandpass filters in visible light optics and focusing performance of optical systems. JpGU 2022. Makuhari, Japan. May 23, 2022.