MPPE - Mercury Plasma Particle Experiment

Das Merkur Plasma-Teilchen-Experiment (MPPE) besteht aus  einer Reihe von Sensoren, die auf dem japanischen Merkur Magnetospheric Orbiter (MMO) montiert werden. Das MPPE Konsortium wird vom Principal Investigator Y. Saito von ISAS, Tokio, geführt.

Wissenschaftliche Ziele

Die wissenschaftlichen Ziele des Experiments sind:

  • Struktur, Dynamik und physikalischen Prozesse der Magnetosphäre des Merkur (Die Magnetosphäre soll näher untersucht werden, um die Dynamik einer planetaren Magnetosphäre in unmittelbarer Sonnennähe zu verstehen)
  • Struktur, Variation, und Herkunft der Exosphäre des Merkur (Die globale Struktur und Variation der dünnen Wolke aus neutralen Atomen um Merkur erlaubt Rückschlüsse auf die Geschichte des Merkur)
  • der Weltraum im innersten Sonnensystem (Die Bestimmung der Schwankungen des Sonnenwindes, der Sonnenstrahlung und der elektromagnetischen Felder in Sonnennähe bestimmt Struktur und Dynamik der Heliosphäre)



MPPE besteht aus folgenden Sensoren:

ENA
(Energetic Neutral Atom)
Detektor für energetische neutrale Atome mit Massenauflösung für Energien von 10 eV
bis 3,3 keV und Winkelauflösung von 9x30 °

HEP-e
(High Energy Particles - electron)
Elektronen-Spektrometer für Energien von 30 keV bis 700 keV
mit einem Sichtfeld von 20x130 °

HEP-i
(High Energy Particles - ion)
Ionenspektrometer für Energien von 30 keV bis 1,5 MeV, mit einem Sichtfeld
von 11x110 ° und einer Massenauflösung für
H, He, CNO, Na-Mg, K-Ca, Fe

MEA
(Mercury Electron Analyzer)
Elektronen-Spektrometer für Energien von 3 eV bis 30 keV

MIA
(Mercury Ion Analyzer)
Ionen-Spektrometer für Energien von  5 eV / q bis 30 keV / q ohne
Massenauflösung

MSA
(Mass Spectrum Analyzer)
Flugzeitspektrometer  für Ionen mit Energien von 5 eV / q bis 40 keV / q, Massen
von  1 bis 60 amu  mit  Winkelauflösung von 10 bis 15 °

Weitere Informationen über das MPPE Experiment findet man in:
Saito, Y, et al., Scientific objectives and instrumentation of Mercury Plasma Particle Experiment (MPPE) onboard MMO,
Plan.Space Sci, 58, 1-2, 182-200, 2010.

Die Anordnung auf MMO

MPPE Sensoren Montage auf dem MMO-Satelliten

Das MPPE Massen-Spektrometer (MSA)

Innere Sensorstruktur des MSA-Instruments

Das Sensor-Design ist ähnlich dem CAPS-Sensor IMS auf der Raumsonde Cassini. Das wissenschaftliche Ziel des MSA-Sensor ist die Messung der 3-D Verteilungsfunktionen für nieder-energetische Ionen sowohl im Sonnenwind als auch im planetaren Umfeld,  sowie für interstellare Pick-up-Ionen mit einer hohen Massenauflösung.

MSA Collaboration

Die MSA-Sensor ist ein TopHat-Ionenspektrometer, das gemeinsam entwickelt wird von :

  * LPP, Frankreich (Sensor)
  * MPS, Deutschland (Hochspannung)
  * IDA-TU Braunschweig, Deutschland (CPU)
  * ISAS, Japan (Elektronik und Sensor)

Technische Daten

Energie zwischen 5 eV / q ~ 40 keV / q
Energie Auflösung dE / E ~ 10% (FWHM)
Massenauflösung m / dm 40 für Ionenenergien <15 keV / q
15 für Ionenenergien> 15 keV / q
Sehfeld 8  x 360 deg. (Nominal)
Winkelauflösung 8  x 11.25 deg
Zeitauflösung 4 Sekunden 3-D Verteilungsfunktion
Geometrie-Faktor 10 ^ -4 cm ^ 2 sr / keV (nominal)
10 ^ -5 cm ^ 2 sr / keV (für Sonnenwind-Ionen)

Messprinzip

Ionen gelangen in den Sensor an der Oberseite durch eine ebene Platte mit einem Öffnungswinkel von 8 Grad. Ein elektrisches Feld zwischen zwei ringförmigen Schalen filtert Ionen einer bestimmten Energie aus. Nach dieser Energie-Selektion gelangen die Ionen in eine Flugzeit-(Time-of-Flight,TOF)-Einheit durch Anregung eines Start-Signals, wenn sie eine dünne Kohlenstoff-Folie durchfliegen, und einems Stopp-Signal beim Auftreffen auf einen Festkörper-Detektor. Zwischen Kohlenstoff-Folie und Festkörperdetektor wird eine Hochspannung angelegt. Je nach Ladung und Energie nach Passieren der Kohlenstoff-Folie treffen die Ionen auf zwei verschiedene Detektorebenen.

Äußere Sensor-Struktur

Äußere Struktur des MSA-Sensors in türkis, Elektronikbox (braun) und die Hochspannungsversorgung (MPS-Anteil an MSA) in violett).

Weitere interessante Beiträge

Zur Redakteursansicht