低エネルギー中性原子ビーム施設の較正ビームフラックス

低エネルギー中性原子（ENA）の宇宙船の科学的検出およびイメージング機器には、よく特徴付けられた中性原子ビーム源に対する徹底的な飛行前の実験室キャリブレーションが必要です。この要件を達成するために、強力なプラズマイオン源とイオンビーム中和段階を備えたベルン大学では、専用のテスト施設が利用可能です。表面中和を使用して、任意の任意のガス種の低エネルギー中性原子ビームは、10 eVという低い3 kevからエネルギー範囲で生成できます。中和段階の効率は種とエネルギーに依存するため、中和剤自体を独立した参照に対して較正する必要があります。最近開発された絶対ビームモニター（ABM）を主要なキャリブレーション標準として使用して、このニュートラルアトムビームソースのキャリブレーションと特性評価について報告します。ABMは、10 eVから3 keVまでのエネルギー範囲の中性種から独立した絶対ENAフラックスを測定します。約100 eVを超えるビームエネルギーの種に応じて、数00cm-2 S-1 PA-1のキャリブレーション係数を取得し、100 eVを下回るエネルギーの電力法の減少を取得します。さらに、表面中和剤における中和イオンのエネルギー損失は、ABMを使用した飛行時間測定から推定されます。相対エネルギーの損失は、原子種に応じて、3 keVでゼロに近い低レベルから20％-35％のENAエネルギーとともに増加します。ニュートラルなビームソースを校正することで、ENAスペース機器の正確なキャリブレーションが可能になります。

Scientific detection and imaging instruments for low-energetic neutral atoms (ENA) onboard spacecraft require thorough pre-flight laboratory calibration against a well-characterized neutral atom beam source. To achieve this requirement, a dedicated test facility is available at the University of Bern, which is equipped with a powerful plasma ion source and an ion beam neutralization stage. Using surface neutralization, low-energy neutral atom beams of any desired gas species can be produced in the energy range from 3 keV down as low as 10 eV. As the efficiency of the neutralization stage is species and energy dependent, the neutralizer itself needs to be calibrated against an independent reference. We report on the calibration and characterization of this neutral atom beam source using our recently developed Absolute Beam Monitor (ABM) as a primary calibration standard. The ABM measures the absolute ENA flux independent of neutral species in the energy range from 10 eV to 3 keV. We obtain calibration factors of a few 100 cm-2 s-1 pA-1, depending on species at beam energies above about 100 eV, and a power-law decrease for energies below 100 eV. Furthermore, the energy loss of neutralized ions in the surface neutralizer is estimated from time-of-flight measurements using the ABM. The relative energy loss increases with ENA energy from low levels near zero up to 20%-35% at 3 keV, depending on atomic species. Having calibrated our neutral beam source allows for accurate calibration of ENA space instruments.