Solar System Physics and Space Technology

english flag

Institutet för rymdfysik (IRF)


Jonmasspektrometern ICA

ICA är en jonmasspektrometer för att mäta energirika positiva joner i rymden. Instrumentet kan mäta både vilken riktning en jon kommer ifrån, vilken energi den har samt jonens massa. Detta ger oss möjlighet att studera solvindens växelverkan med gas och damm som flödar ut från kometen. När Rosetta först kommer fram till kometen kommer utflödet att vara lågt och jonisering på grund av solstrålning förväntas också vara låg. När kometen kommer närmare solen kommer ytan att upphettas, utflödet ökar liksom jonisationsgraden. I det första skedet kan solvinden växelverka direkt med kometytan och sputtra bort partiklar från ytan. Dessa kommer att vara tyngre än solvinden (som mest består av vätejoner) och kan därför identifieras med ICA. I det senare skedet byggs en mycket speciell atmosfär upp, en atmosfär som knappt känner av någon gravitation och aldrig är i jämvikt utan flödar ut i rymden runt kometen.
Studier av gränsskiktet mellan denna atmosfär och solvinden förväntas lära oss mycket om solvindens roll för atmosfärers utveckling, elektromagnetiska krafters roll för massförlust från atmosfärer, gränsskiktsprocesser i rymdplasman samt skapandet av struktur på olika skalor. Möjligheten att studera dammiga plasman (det vill säga joniserade dammkorn omgivna av elektroner) är ytterligare en spännande möjlighet som ges av Rosetta missionen.



Instrumentet består av en elektrostatisk analysator (ESA) som endast släpper genom partiklar i ett begränsat energiintervall som bestäms av vilken spänning som läggs över de sfäriska analysatorplattorna. Därefter följer ett magnetsystem som utnyttjar att joner med samma energi men olika massa kommer att avböjas olika mycket i ett magnetiskt fält. Partiklar med olika massa kommer därför att träffa analysatorplattan (mikrokanalplatta, MCP) på olika radier från centrum. Genom att accelerera partiklarna mellan den elektrostatiska analysatorn och magnetsystemet kan man påverka vilka massområden man kan uppmäta.

ICA har utvecklats vid Institutet för rymdfysik i Kiruna och bygger på mångårig erfarenhet av design och tillverkning av jonmasspektrometrar, både för svenska satelliter som Viking och Freja samt för internationella interplanetära sonder som Mars Express. Arbetet har skett i samarbete med flera internationella samarbetspartners.

Finska Meteorologiska Institutet (FMI) i Helsingfors, har byggt den digitala databehandlingsenheten (DPU) som återfinns i den fyrkantiga lådan under analysatorcylindern.

Southwest Research Institute, San Antonio, Texas, USA har byggt detektorenheten efter en IRF Kiruna design.

Centre d'Etudes Spatiale des Rayonnements, Toulouse, Frankrike har karaktäriserat och testat mikrokanalplattan som används i detektorn samt kalibrerat isntrumentet. För kalibrering används en vakuumkammare i vilken en jonstråle med känd utbredning och intensitet riktas mot instrumentet.

ICA är ett av fem instrument i plasmakonsortiet RPC, Rosetta Plasma Consortium. Även LAP (Langmuirprobinstrumentet) har utvecklats vid IRF, men i Uppsala. Tillsammans ger de fem RPC-instrumenten en god bild av plasmat och dess dynamik, så att vi ska kunna utforska kometplasmats egenskaper i detalj.


Länkar:


[IRF-Kiruna] [Programmet Solsystemets fysik och rymdteknik]

Webmaster*irf.se
Uppdaterad 2010-07-05