Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Máy hình ảnh nguyên tử trung hòa IBEX-Hi của Khảo sát Biên giới Liên sao (IBEX)
Tóm tắt
Máy hình ảnh nguyên tử trung hòa IBEX-Hi thuộc sứ mệnh Khảo sát Biên giới Liên sao (IBEX) được thiết kế để đo lường các nguyên tử trung hòa năng lượng (ENA) có nguồn gốc từ vùng tương tác giữa heliosphere và môi trường liên sao cục bộ (LISM). Những ENA này là các ion plasma đã được nung nóng trong vùng tương tác và được trung hòa do quá trình trao đổi điện với các nguyên tử trung hòa lạnh của LISM chảy tự do qua vùng tương tác. IBEX-Hi là một máy hình ảnh ENA đơn pixel bao phủ dải phổ ENA từ 0.38 đến 6 keV và chia sẻ sự chồng chéo năng lượng đáng kể cũng như triết lý thiết kế tổng thể với cảm biến IBEX-Lo. Do dự đoán về sự lưu lượng thấp của các ENA này tại 1 AU, cảm biến này có yếu tố hình học lớn và tích hợp nhiều kỹ thuật để giảm thiểu tiếng ồn và độ nền. Cảm biến IBEX-Hi có trường quan sát (FOV) là 6.5°×6.5° FWHM, và một dải 6.5°×360° của bầu trời được hình ảnh hóa trong mỗi lần quay của vệ tinh. IBEX-Hi sử dụng một tấm foil carbon siêu mỏng để ion hóa các ENA nhằm đo lường năng lượng của chúng qua phân tích tĩnh điện kế tiếp. Một sơ đồ phát hiện đồng trùng hợp đa chiều sử dụng các bộ phát hiện điện tử kênh (CEM) cho phép phát hiện đáng tin cậy các ENA trong điều kiện có tiếng ồn lớn. Trong quá trình hoạt động bình thường, cảm biến này thực hiện sáu bước năng lượng mỗi 12 lần quay vệ tinh. Trong một quỹ đạo IBEX đơn khoảng 8 ngày, một dải 6.5°×360° của bầu trời được quan sát và việc điều chỉnh trục quay về phía Mặt Trời gần điểm gần nhất của mỗi quỹ đạo IBEX di chuyển kinh độ thiên cầu khoảng 8° mỗi quỹ đạo, do đó một bản đồ bầu trời hoàn chỉnh được thu thập sau mỗi sáu tháng. Những bản đồ toàn cầu này, bao trùm dải phổ của IBEX-Hi và kết hợp với các bản đồ IBEX-Lo ở năng lượng thấp hơn và có sự chồng chéo, sẽ trả lời các câu hỏi cơ bản về cấu trúc và động học của vùng tương tác giữa heliosphere và LISM.
Từ khóa
#hình ảnh nguyên tử trung hòa #tương tác heliosphere #môi trường liên sao cục bộ #ENA #IBEX-Hi #cảm biến IBEX-LoTài liệu tham khảo
F. Allegrini, R.F. Wimmer-Schweingruber, P. Wurz, P. Bochsler, Measurement of the ion-induced electron yields from thin carbon foils for low energy ions. Nucl. Instr. Meth. B 211, 487 (2003)
F. Allegrini, D.J. McComas, D.T. Young, J.-J. Berthelier, J. Covinhes, J.-M. Illiano, J.-F. Riou, H.O. Funsten, R.W. Harper, Energy loss of 1–50 keV H, He, C, N, O, Ne, Ar ions transmitted through thin carbon foils. Rev. Sci. Instrum. 77, 044501 (2006)
F. Allegrini, R.W. Ebert, J. Alquiza, T. Broiles, C. Dunn, D.J. McComas, I. Silva, P. Valek, J. Westlake, A mass analysis technique using coincidence measurements from the IBEX-Hi detector. Rev. Sci. Instrum. 79, 096107 (2008)
F. Allegrini, G.B. Crew, D. Demkee, H.O. Funsten, D.J. McComas, B. Randol, B. Rodriguez, P. Valek, S. Weidner, The IBEX background monitor. Space Sci. Rev. (2009, this issue)
D.A. Dahl, SIMION for the personal computer in reflection. Int. J. Mass Spectrom. 200, 3 (2000)
H.O. Funsten, D.J. McComas, B.L. Barraclough, Thickness uniformity and pinhole density analysis of thin carbon foils using keV ions. Nucl. Instrum. Meth. B 66, 470 (1992)
H.O. Funsten, D.J. McComas, B.L. Barraclough, Ultrathin foils used for low energy neutral atom imaging of planetary magnetospheres. Opt. Eng. 32, 3090 (1993)
H.O. Funsten, D.J. McComas, M.A. Gruntman, Energetic neutral atom imaging of the outer heliosphere–LIC interaction region, in The Outer Heliosphere: The Next Frontiers, ed. by K. Scherer, H. Fichtner, H.-J. Fahr, E. Marsch. COSPAR Colloquia Series, vol. 11 (Pergamon, New York, 2001), pp. 237–244
H.O. Funsten, R.W. Harper, D.J. McComas, Absolute detection efficiency of space-based ion mass spectrometers and neutral atom imagers. Rev. Sci Instrum. 76, 053301 (2005)
S.A. Fuselier, A.G. Ghielmetti, E. Hertzberg, A. Moore, D. Isaac, J. Hamilton, C. Tillier, E. Moebius, M. Granoff, D. Heirtzler, B. King, H. Kucharek, S. Longworth, J. Nolin, S. Turco, P. Wurz, M. Wieser, J. Scheer, L. Saul, C. Schlemm, D.J. McComas, D. Chornay, J. Lobell, T. Moore, P. Rosmarynowski, R.J. Nemanich, T. Friedmann, H. Funsten, The IBEX-Lo sensor for the IBEX mission. Space Sci. Rev. (2009, this issue)
G. Gloeckler, J. Geiss, Composition of the local interstellar medium as diagnosed with pickup ions. Adv. Space Res. 34, 53 (2004)
M.A. Gruntman, A.A. Kozochkina, V.B. Leonas, Multielectron secondary emission from thin foils bombarded by accelerated beams of atoms. JETP Lett. 51, 22 (1990)
M.A. Gruntman, Energetic neutral atom imaging of space plasmas. Rev. Sci. Instrum. 68, 3617 (1997)
M.A. Gruntman, E.C. Roelof, D.G. Mitchell, H.-J. Fahr, H.O. Funsten, D.J. McComas, Energetic neutral atom imaging of the heliospheric boundary region. J. Geophys. Res. 106, 15767 (2001)
M.G. Henderson, G.D. Reeves, H.E. Spence, R.B. Sheldon, A.M. Jorgensen, J.B. Blake, J.F. Fennell, First energetic neutral atom images from polar. Geophys. Res. Lett. 24, 1167 (1997)
D.C. Jones, J.D. Bernardin, Thermal modeling and experimental verification of the interstellar boundary explorer’s high energy neutral atom imaging instrument (IBEX-Hi), 2007 AIAA InfoTech at Aerospace Conference (2007), vol. 3, pp. 2364–2375
R. Korde, C. Prince, D. Cunningham, R.E. Vest, E. Gullikson, Present status of radiometric quality silicon photodiodes. Metrologia 40, S145 (2003)
A.A. Kozochkina, V.B. Leonas, V.E. Fine, Statistics of heavy particle-induced electron emission from a foil, in Ionization of Solids by Heavy Particles, ed. by R.A. Baragiola (Plenum, New York, 1993), pp. 223–237
D.J. McComas, F. Allegrini, C.J. Pollock, H.O. Funsten, S. Ritzau, G. Gloeckler, Ultra-thin (∼10 nm) carbon foils in space instrumentation. Rev. Sci. Instrum. 75, 4863 (2004)
D.J. McComas, F. Allegrini, L. Bartolone, P. Bochsler, M. Bzowski, M. Collier, H. Fahr, H. Fichtner, P. Frisch, H. Funsten, S. Fuselier, G. Gloeckler, M. Gruntman, V. Izmodenov, P. Knappenberger, M. Lee, S. Livi, D. Mitchell, E. Möbius, T. Moore, S. Pope, D. Reisenfeld, E. Roelof, H. Runge, J. Scherrer, N. Schwadron, R. Tyler, M. Wieser, M. Witte, P. Wurz, G. Zank, The Interstellar Boundary Explorer (IBEX): Update at the End of Phase B, AIP Conference Proceedings, vol. 858, Physics of the Inner Heliosheath: Voyager Observations, Theory, and Future Prospects (2006), pp. 241–250
D.J. McComas, F. Allegrini, J. Baldonado, B. Blake, P.C. Brandt, J. Burch, J. Clemmons, W. Crain, D. Delapp, R. DeMajistre, D. Everett, H. Fahr, L. Friesen, H. Funsten, J. Goldstein, M. Gruntman, R. Harbaugh, R. Harper, H. Henkel, C. Holmlund, G. Lay, D. Mabry, D. Mitchell, U. Nass, C. Pollock, S. Pope, M. Reno, S. Ritzau, E. Roelof, E. Scime, M. Sivjee, R. Skoug, T.S. Sotirelis, M. Thomsen, C. Urdiales, P. Valek, K. Viherkanto, S. Weidner, T. Ylikorpi, M. Young, J. Zoennchen, The Two Wide-angle Imaging Neutral-atom Spectrometers (TWINS) NASA mission-of-opportunity. Space Sci. Rev. 142, 157 (2009a)
D.J. McComas, F. Allegrini, P. Bochsler, M. Bzowski, M. Collier, H. Fahr, H. Fichtner, P. Frisch, H. Funsten, S. Fuselier, G. Gloeckler, M. Gruntman, V. Izmodenov, P. Knappenberger, M. Lee, S. Livi, D. Mitchell, E. Möbius, T. Moore, S. Pope, D. Reisenfeld, E. Roelof, J. Scherrer, N. Schwadron, R. Tyler, M. Wieser, M. Witte, P. Wurz, G. Zank, IBEX–Interstellar boundary explorer. Space Sci. Rev. (2009b, this issue)
D.G. Mitchell, S.E. Jaskulek, C.E. Schlemm, E.P. Keath, R.E. Thompson, B.E. Tossman, J.D. Boldt, J.R. Hayes, G.B. Andrews, N. Paschalidis, D.C. Hamilton, R.A. Lundgren, E.O. Tums, P. Wilson, H.D. Voss, D. Prentice, K.C. Hsieh, C.C. Curtis, F.R. Powell, High energy neutral atom (HENA) imager for the IMAGE mission. Space Sci. Rev. 91, 67 (2000)
H. Moestue, The electric field and geometrical factor of an annular curved plate electrostatic analyzer. Rev. Sci. Instrum. 44, 1709 (1973)
T.E. Moore, D.J. Chornay, M.R. Collier, F.A. Herrero, J. Johnson, M.A. Johnson, J.W. Keller, J.F. Laudadio, J.F. Lobell, K.W. Ogilvie, P. Rozmarynowski, S.A. Fuselier, A.G. Ghielmetti, E. Hertzberg, D.C. Hamilton, R. Lundgren, P. Wilson, P. Walpole, T.M. Stephen, B.L. Peko, B. Van Zyl, P. Wurz, J.M. Quinn, G.R. Wilson, The low-energy neutral atom imager for IMAGE. Space Sci. Rev. 91, 155 (2000)
G. Paschmann, E.G. Shelley, C.R. Chappell, R.D. Sharp, L.F. Smith, Rev. Sci. Instrum. 41, 1706 (1970)
C.J. Pollock, K. Asamura, J. Baldonado, M.M. Balkey, P. Barker, J. Burch, E.J. Korpela, J. Cravens, G. Dirks, M.-C. Fok, H.O. Funsten, M. Grande, M. Gruntman, J. Hanley, J.-M. Jahn, M. Jenkins, M. Lampton, M. Marckwordt, D.J. McComas, T. Mukai, G. Penegor, S. Pope, S. Ritzau, M.L. Schattenburg, E. Scime, R. Skoug, W. Spurgeon, T. Stecklein, S. Storms, C. Urdiales, P. Valek, J.T.M. van Beek, S.E. Weidner, M. Wüest, M.K. Young, C. Zinsmeyer, Medium Energy Neutral Atom (MENA) imager for the IMAGE mission. Space Sci. Rev. 91, 113 (2000)
F.H. Read, N.J. Bowring, P.D. Bullivant, R.R.A. Ward, Penetration of electrostatic fields and potentials through meshes, grids, or gauzes. Rev. Sci. Instrum. 69, 2000 (1998)
S.M. Ritzau, R.A. Baragiola, Electron emission from carbon foils induced by keV ions. Phys. Rev. B 58, 2529 (1998)
E.C. Roelof, D.G. Mitchell, D.J. Williams, Energetic neutral atoms (E≈50 keV) from the ring current: IMP 7/8 and ISEE 1. J. Geophys. Res. 90, 991 (1985)
E.G. Shelley, A.G. Ghielmetti, H. Balsiger, R.K. Black, J.A. Bowles, R.P. Bowman, O. Bratschi, J.L. Burch, C.W. Carlson, A.J. Coker, J.F. Drake, J. Fischer, J. Geiss, A. Johnstone, D.L. Kloza, O.W. Lennartsson, A.L. Magoncelli, G. Paschmann, W.K. Peterson, H. Rosenbauer, T.C. Sanders, M. Steinacher, D.M. Walton, B.A. Whalen, D.T. Young, The toroidal imaging mass-angle spectrograph (TIMAS) for the Polar mission. Space Sci. Rev. 71, 497 (1995)
O.L. Vaisberg et al., Complex plasma analyzer SKA-1, in Interball: Mission and Payload, ed. by A.A. Galeev (Russian Space Agency–French Space Agency, 1995), pp. 170–177
P. Wurz, A. Galli, S. Barabash, A. Grigoriev, Energetic Neutral Atoms from the Heliosheath. Astrophys. J. 683, 248 (2008)
P. Wurz, J. Scheer, L. Saul, S.A. Fuselier, A.G. Ghielmetti, E. Hertzberg, E. Möbius, H. Kucharek, H.O. Funsten, P. Janzen, R. Harper, M. Wieser, P.C. Brandt, E. Roelof, D. McComas, F. Allegrini, IBEX Backgrounds and signal to noise ratio. Space Sci. Rev. (2009, this issue)
J.F. Ziegler, J.P. Biersack, U. Littmark, Stopping and Range of Ions in Solids, vol. 1 (Pergamon, New York, 1985)