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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023013862
(43)【公開日】2023-01-26
(54)【発明の名称】電離体の捕集装置及び捕集方法
(51)【国際特許分類】
G01N 1/02 20060101AFI20230119BHJP
B64G 1/64 20060101ALI20230119BHJP
【ＦＩ】
G01N1/02 J
G01N1/02 R
B64G1/64 600
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021118319
(22)【出願日】2021-07-16
(71)【出願人】
【識別番号】503361400
【氏名又は名称】国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構
(71)【出願人】
【識別番号】301021533
【氏名又は名称】国立研究開発法人産業技術総合研究所
(71)【出願人】
【識別番号】304021831
【氏名又は名称】国立大学法人千葉大学
(71)【出願人】
【識別番号】304021288
【氏名又は名称】国立大学法人長岡技術科学大学
(74)【代理人】
【識別番号】100106909
【弁理士】
【氏名又は名称】棚井 澄雄
(74)【代理人】
【識別番号】100161702
【弁理士】
【氏名又は名称】橋本 宏之
(74)【代理人】
【識別番号】100188592
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 洋
(74)【代理人】
【識別番号】100181124
【弁理士】
【氏名又は名称】沖田 壮男
(74)【代理人】
【識別番号】100163496
【弁理士】
【氏名又は名称】荒 則彦
(72)【発明者】
【氏名】矢野 創
(72)【発明者】
【氏名】曽根 理嗣
(72)【発明者】
【氏名】細野 英司
(72)【発明者】
【氏名】岸本 治夫
(72)【発明者】
【氏名】北浦 弘和
(72)【発明者】
【氏名】朝倉 大輔
(72)【発明者】
【氏名】石山 智大
(72)【発明者】
【氏名】高橋 綾香
(72)【発明者】
【氏名】梅田 実
(72)【発明者】
【氏名】稲川 沙代子
【テーマコード（参考）】
2G052
【Ｆターム（参考）】
2G052AA04
2G052AA38
2G052AA40
2G052AB27
2G052AB28
2G052AC07
2G052AD17
2G052AD37
2G052AD53
2G052AD57
2G052BA03
2G052BA17
2G052BA21
2G052DA02
2G052DA03
2G052DA21
2G052GA09
2G052JA08
2G052JA15
2G052JA16
(57)【要約】
【課題】本発明は、電離体の捕集装置及び捕集方法の提供を目的とする。
【解決手段】本発明に係る電離体の捕集装置は、周壁と底壁を有し、前記周壁の上部に開口部を有する単数あるいは複数の容器本体と、該容器本体の底部に形成された粒子衝突部と、前記容器本体の周壁内面と底面の少なくとも一方に形成された１つ以上の電離体捕集部を備えることを特徴とする。前記電離体捕集部が、前記周壁の内面に複数形成され、前記複数の電離体捕集部が個々に異なる元素に対する親和性を有する電離体捕集部であることが好ましい。
【選択図】図１
【解決手段】本発明に係る電離体の捕集装置は、周壁と底壁を有し、前記周壁の上部に開口部を有する単数あるいは複数の容器本体と、該容器本体の底部に形成された粒子衝突部と、前記容器本体の周壁内面と底面の少なくとも一方に形成された１つ以上の電離体捕集部を備えることを特徴とする。前記電離体捕集部が、前記周壁の内面に複数形成され、前記複数の電離体捕集部が個々に異なる元素に対する親和性を有する電離体捕集部であることが好ましい。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
周壁と底壁を有し、前記周壁の上部に開口部を有する単数あるいは複数の容器本体と、該容器本体の底部に形成された粒子衝突部と、前記容器本体の周壁内面と底面の少なくとも一方に形成された１つ以上の電離体捕集部を備えることを特徴とする電離体の捕集装置。
【請求項2】
前記電離体捕集部が、前記周壁の内面と底面の少なくとも一方に複数形成され、前記複数の電離体捕集部が個々に異なる元素に対する親和性を有する電離体捕集部であることを特徴とする請求項１に記載の電離体の捕集装置。
【請求項3】
前記電離体捕集部が、前記粒子衝突部に対し高速衝突された粒子から生成された電離体を堆積させる電離体捕集部であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電離体の捕集装置。
【請求項4】
前記電離体捕集部が、前記周壁の底壁側から前記開口部側にかけて所定の幅を有し、前記周壁の内周に形成された環状の電離体捕集部または底面に形成された電離体捕集部であり、前記底面側から前記開口部側に向かって前記電離体捕集部が複数形成された請求項１～請求項３の何れか一項に記載の電離体の捕集装置。
【請求項5】
複数の容器本体を備え、個々の容器に形成された電離体捕集部が個々に異なる元素に対する親和性を有する電離体捕集部である請求項１または請求項３に記載の電離体の捕集装置。
【請求項6】
前記電離体捕集部が、樹脂、ステンレス、ホウ素ドープシリコン、チタン、金、リチウム、銅、水素吸蔵合金、遷移金属、金属酸化物、タングステンのうち、１種または２種以上からなる請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の電離体の捕集装置。
【請求項7】
前記電離体捕集部が、前記周壁の底壁側から前記開口部側にかけて所定の幅を有し、前記周壁内周に形成された環状の電離体捕集部または底面の電離体捕集部であり、前記底壁側から前記開口部側に向かって前記電離体捕集部が複数形成されるとともに、
前記電離体捕集部が、前記周壁の周方向に複数の分割層に分割され、前記複数の分割層が個々に異なる元素に対する親和性を有することを特徴とする請求項１に記載の電離体の捕集装置。
前記電離体捕集部が、前記周壁の周方向に複数の分割層に分割され、前記複数の分割層が個々に異なる元素に対する親和性を有することを特徴とする請求項１に記載の電離体の捕集装置。
【請求項8】
前記電離体捕集部が、樹脂、ステンレス、ホウ素ドープシリコン、チタン、金、リチウム、銅、水素吸蔵合金、遷移金属、金属酸化物、タングステンのうち、１種または２種以上からなる請求項７に記載の電離体の捕集装置。
【請求項9】
前記粒子衝突部が凹曲面あるいは凹凸面からなる請求項１～請求項８のいずれか一項に記載の電離体の捕集装置。
【請求項10】
請求項１～請求項９のいずれか一項に記載の電離体の捕集装置を宇宙機に搭載し、宇宙空間から飛来する高速の固体微粒子を前記容器本体内に突入させ、突入した固体微粒子を前記粒子衝突部に衝突させることで生じる、前記固体微粒子起源のガス物質および電離物質の混合体を前記電離体捕集部に衝突させ、前記電離体捕集部上に前記固体微粒子起源のガス物質および電離物質の混合体を堆積させる電離体の捕集方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電離体の捕集装置及び捕集方法に関する。
【背景技術】
【0002】
宇宙空間には１ｍｍ未満の固体微粒子が無数に存在している。
地球を含む惑星間空間には宇宙塵、あるいはマイクロメテオロイドと呼ばれる、彗星・小惑星などの太陽系小天体や星間物質由来の固体微粒子が存在している。現在も年間数万トンの宇宙塵が地球へ到達していると考えられており、その中には地球の海水や生命の原材料たる構成物質も含まれていると見られている。それゆえ、この目に見えないサイズの天然固体微粒子を分析研究することで、地球の海、生命、そして太陽系自体の成り立ちや進化、太陽系外の宇宙空間に関する科学情報が得られると考えられている。
一方、地球軌道上には微小スペースデブリと呼ばれる人類の宇宙活動由来の固体物質が周回しており、これらの固体物質は、運用中の人工衛星の物理的破壊や姿勢擾乱、表面劣化や汚染などを引き起こす有害物質として、観測・計測・捕集・分析研究などが進められている。
地球を含む惑星間空間には宇宙塵、あるいはマイクロメテオロイドと呼ばれる、彗星・小惑星などの太陽系小天体や星間物質由来の固体微粒子が存在している。現在も年間数万トンの宇宙塵が地球へ到達していると考えられており、その中には地球の海水や生命の原材料たる構成物質も含まれていると見られている。それゆえ、この目に見えないサイズの天然固体微粒子を分析研究することで、地球の海、生命、そして太陽系自体の成り立ちや進化、太陽系外の宇宙空間に関する科学情報が得られると考えられている。
一方、地球軌道上には微小スペースデブリと呼ばれる人類の宇宙活動由来の固体物質が周回しており、これらの固体物質は、運用中の人工衛星の物理的破壊や姿勢擾乱、表面劣化や汚染などを引き起こす有害物質として、観測・計測・捕集・分析研究などが進められている。
【0003】
宇宙空間に存在するこれらの固体微粒子を捕集することが困難な要因として、目に見えないほどの微小なサイズ以外に、宇宙機との会合速度が超高速領域に達する点が挙げられる。例えば、地球低軌道上の微小スペースデブリの周回速度は秒速８ｋｍ、流星群の元となる彗星起源宇宙塵の地球との会合速度は最大秒速７０ｋｍにも達する。
宇宙航空研究開発機構では、これらの固体微粒子を宇宙空間で捕集する実験として、捕集専用のパネルをＩＳＳ（国際宇宙ステーション）の外壁部に１年間以上曝露した後に、地上の実験室へ回収して、２０１５～２０２０年の５年間にわたり継続的に捕集試料を分析してきた。
宇宙航空研究開発機構では、これらの固体微粒子を宇宙空間で捕集する実験として、捕集専用のパネルをＩＳＳ（国際宇宙ステーション）の外壁部に１年間以上曝露した後に、地上の実験室へ回収して、２０１５～２０２０年の５年間にわたり継続的に捕集試料を分析してきた。
【0004】
前述のパネルは、宇宙への曝露面が厚さ２ｃｍ程度の２層構造を持つ低密度シリカエアロゲルと、それをＩＳＳの外壁に固定するアルミニウム合金製の外部容器から構成されている点が特徴である。
また、このパネルは、超高速で衝突する微粒子をなるべく破壊、変成させずに捕集する為に、シリカエアロゲルで微粒子を減速させ、アルミ底面へ到達するまでに捕集させるシステムである。シリカエアロゲルに捕集された微粒子の残留物と、アルミニウム合金製の外部容器に残された衝突痕の詳細を調べる為に、パネルは地球へ回収される。
アルミニウム合金のフレーム内にシリカエアロゲルを装着した類似のパネルによる宇宙空間での固体微粒子捕集は、１９９０年代より欧米で開始されている。しかしながら、宇宙航空研究開発機構の宇宙実験が、史上最も密度の低いエアロゲルを用いたため、宇宙空間において微粒子の捕集に成功していると言える（非特許文献１、２参照）。
また、このパネルは、超高速で衝突する微粒子をなるべく破壊、変成させずに捕集する為に、シリカエアロゲルで微粒子を減速させ、アルミ底面へ到達するまでに捕集させるシステムである。シリカエアロゲルに捕集された微粒子の残留物と、アルミニウム合金製の外部容器に残された衝突痕の詳細を調べる為に、パネルは地球へ回収される。
アルミニウム合金のフレーム内にシリカエアロゲルを装着した類似のパネルによる宇宙空間での固体微粒子捕集は、１９９０年代より欧米で開始されている。しかしながら、宇宙航空研究開発機構の宇宙実験が、史上最も密度の低いエアロゲルを用いたため、宇宙空間において微粒子の捕集に成功していると言える（非特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0005】
【非特許文献1】Makoto Tabata, Hideyuki Kawai, Hajime Yano, Eiichi Imai, Hirofumi Hashimoto, Shin-ichi Yokobori, Akihiko Yamagishi, Ultralow-density double-layer silica aerogel fabrication for the intact capture of cosmic dust in low-Earth orbits, Journal of Sol-Gel Science and Technology, 77(2), p325-334, (2015).
【非特許文献2】Makoto Tabata, Hajime Yano, Hideyuki Kawai, Eiichi Imai, Yuko Kawaguchi, Hirofumi Hashimoto, Akihiko Yamagishi: Silica aerogel for capturing intact interplanetary dust particles for the Tanpopo experiment, ORIGINS OF LIFE AND EVOLUTION OF BIOSPHERES, 45(1-2), p225-229,(2015).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
低密度捕集材を使ったこれらの従来技術では、捕集材の内部を破壊しながら減速する衝突微粒子の到達最高温度を抑えることで、破壊や変成を低減することに重点を置いている。
ところが、将来の深宇宙探査で検討されている、秒速１５ｋｍ以上もの極超高速で衝突してくる固体微粒子を破壊、溶融、電離などを完全に避ける形で捕集することは、例えばシリカエアロゲルのような低密度の捕集材を用いても困難と考えられる。
ところが、将来の深宇宙探査で検討されている、秒速１５ｋｍ以上もの極超高速で衝突してくる固体微粒子を破壊、溶融、電離などを完全に避ける形で捕集することは、例えばシリカエアロゲルのような低密度の捕集材を用いても困難と考えられる。
【0007】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みなされたものであって、宇宙空間において極超高速で衝突してくる固体微粒子から、その物質情報を確実に捕捉できる電離体の捕集装置及び捕集方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明者らは、シリカアエロゲルのような低密度捕集材を用いた固体微粒子の捕集方法について再検討し、宇宙空間において極超高速で飛来する固体微粒子の物質情報の捕捉に関し、従来とは全く異なる着想に基づき捕捉方法について研究した。
その結果、前述のレベルの速度領域で標的に一次衝突する固体微粒子を意図的にプラズマ化させて生じた電離物質およびガス物質の混合体を、プラズマコーティングおよび反応性スパッタリング法の要領で捕集容器の壁面へ二次衝突させると、捕集装置の容器内壁面に衝突微粒子の物質情報を残すことが可能になると考えた。
その結果、前述のレベルの速度領域で標的に一次衝突する固体微粒子を意図的にプラズマ化させて生じた電離物質およびガス物質の混合体を、プラズマコーティングおよび反応性スパッタリング法の要領で捕集容器の壁面へ二次衝突させると、捕集装置の容器内壁面に衝突微粒子の物質情報を残すことが可能になると考えた。
【0009】
本発明は、上記課題を解決するためになされた発明であり、手段として、以下の構成を有する。
（１）本形態に係る電離体の捕集装置は、周壁と底壁を有し、前記周壁の上部に開口部を有する単数あるいは複数の容器本体と、該容器本体の底部に形成された粒子衝突部と、前記容器本体の周壁内面と底面の少なくとも一方に形成された１つ以上の電離体捕集部を備えることを特徴とする。
（１）本形態に係る電離体の捕集装置は、周壁と底壁を有し、前記周壁の上部に開口部を有する単数あるいは複数の容器本体と、該容器本体の底部に形成された粒子衝突部と、前記容器本体の周壁内面と底面の少なくとも一方に形成された１つ以上の電離体捕集部を備えることを特徴とする。
【0010】
本形態によれば、電離体の捕集装置を搭載した宇宙機が宇宙空間を移動するか宇宙空間に存在すると、宇宙空間に存在する固体微粒子が捕集装置に向かって飛来し、容器本体の開口部から容器本体内に高速で突入する。
容器本体の底部に設けた粒子衝突部に固体微粒子が衝突すると、固体微粒子がガス化されたガス物質、およびプラズマ化された電離物質の混合体が粒子衝突部により放出され、周壁内面と底面の少なくとも一方の電離体捕集部に衝突する。宇宙空間は真空であり、電離体捕集部に固体微粒子由来の電離物質およびガス物質の混合体の吸着がなされ、電離体捕集部に固体微粒子由来の電離物質およびガス物質の混合体を堆積物として捕集できる。
また、捕集する容器本体の底面にも電離体捕集部を配することで、微粒子の衝突時に微粒子構成材料と一緒に電離体捕集部もプラズマ化すると想定し、微粒子の構成元素と電離体捕集材が双方プラズマ化し、内壁に堆積して捕集する構成とすることもできる。
容器本体の底部に設けた粒子衝突部に固体微粒子が衝突すると、固体微粒子がガス化されたガス物質、およびプラズマ化された電離物質の混合体が粒子衝突部により放出され、周壁内面と底面の少なくとも一方の電離体捕集部に衝突する。宇宙空間は真空であり、電離体捕集部に固体微粒子由来の電離物質およびガス物質の混合体の吸着がなされ、電離体捕集部に固体微粒子由来の電離物質およびガス物質の混合体を堆積物として捕集できる。
また、捕集する容器本体の底面にも電離体捕集部を配することで、微粒子の衝突時に微粒子構成材料と一緒に電離体捕集部もプラズマ化すると想定し、微粒子の構成元素と電離体捕集材が双方プラズマ化し、内壁に堆積して捕集する構成とすることもできる。
【0011】
（２）本発明に係る電離体の捕集装置において、前記電離体捕集部が、前記周壁の内面と底面の少なくとも一方に複数形成され、前記複数の電離体捕集部が個々に異なる元素に対する親和性を有する電離体捕集部であることが好ましい。
【0012】
固体微粒子が高速で容器本体底面の粒子衝突部に突入し、プラズマ化した固体微粒子由来の物質が電離体捕集部に衝突する。固体微粒子がガス化されたガス物質およびプラズマ化された電離物質の混合体に対し電離体捕集部が親和性の低い材料で構成されていると、同混合体が電離体捕集部に付着する確率が低くなり、同混合体が堆積する確率が低くなる。
固体微粒子がガス化されたガス物質およびプラズマ化された電離物質の混合体に対し電離体捕集部が親和性の高い材料で構成されていると、同混合体が電離体捕集部に付着する確率が高くなり、同混合体が堆積する確率が高くなる。これにより、電離体捕集部において固体微粒子起源の電離物質の捕集を確実にできるようになる。
（３）本発明に係る捕集装置において、前記電離体捕集部が、前記粒子衝突部に対し高速衝突された粒子から生成された電離体を堆積させる電離体捕集部であることが好ましい。
高速衝突された粒子を起因とする電離体は、電離体捕集部に効率良く堆積される。
固体微粒子がガス化されたガス物質およびプラズマ化された電離物質の混合体に対し電離体捕集部が親和性の高い材料で構成されていると、同混合体が電離体捕集部に付着する確率が高くなり、同混合体が堆積する確率が高くなる。これにより、電離体捕集部において固体微粒子起源の電離物質の捕集を確実にできるようになる。
（３）本発明に係る捕集装置において、前記電離体捕集部が、前記粒子衝突部に対し高速衝突された粒子から生成された電離体を堆積させる電離体捕集部であることが好ましい。
高速衝突された粒子を起因とする電離体は、電離体捕集部に効率良く堆積される。
【0013】
（４）本発明に係る電離体の捕集装置において、前記電離体捕集部が、前記周壁の底壁側から前記開口部側にかけて所定の幅を有し、前記周壁の内周に形成された環状の電離体捕集部または底面に形成された電離体捕集部であり、前記底壁側から前記開口部側に向かって前記電離体捕集部が複数形成された高速衝突電離体の捕集装置であることが好ましい。
【0014】
容器本体に高速で突入した固体微粒子が容器本体底部の粒子衝突部に衝突する際に生じるガス物質および電離物質の混合体は、壁内面の異なる位置に設けられた環状の電離体捕集部または底面の電離体捕集部に衝突する。固体微粒子に伴うガス物質および電離物質の混合体は、固体微粒子を構成する元素の種類に応じ異なるので、複数の電離体捕集部のうち、いずれかに効率よく堆積する。
【0015】
（５）本発明に係る電離体の捕集装置において、複数の容器本体を備え、個々の容器に形成された電離体捕集部が個々に異なる元素に対する親和性を有する電離体捕集部である構成を採用できる。
【0016】
異なる材料の電離体捕集部ごとに容器本体を用意することで、捕集する元素をそれぞれの容器本体に分別することができる。
【0017】
（６）本発明に係る（１）～（３）に記載の電離体の捕集装置において、前記電離体捕集部が、樹脂、ステンレス、ホウ素ドープシリコン、チタン、金、リチウム、銅、水素吸蔵合金、遷移金属、金属酸化物、タングステンのうち、１種または２種以上からなることが好ましい。
【0018】
樹脂層の場合、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎ、Ｏのうち１種または２種以上に対し親和性を有するので、固体微粒子内に含まれるこれらの原子由来の電離物質を堆積できる。
ステンレス層の場合、ＣｒとＣｒＮのうち１種または２種に対し親和性を有するので、固体微粒子内に含まれるこれらの原子由来の電離物質を堆積できる。
ホウ素ドープシリコン層の場合、ＣｒＮに対し親和性を有するので、固体微粒子内に含まれるＣｒＮ由来の電離物質を堆積できる。
チタン層の場合、Ｃａ、Ｐ、Ｏに対し親和性を有するので、固体微粒子内に含まれるこれらの原子由来の電離物質を堆積できる。
金層の場合、Ｃｏ、Ｃ、Ｎに対し親和性を有するので、固体微粒子内に含まれるこれらの原子由来の電離物質を堆積できる。
ステンレス層の場合、ＣｒとＣｒＮのうち１種または２種に対し親和性を有するので、固体微粒子内に含まれるこれらの原子由来の電離物質を堆積できる。
ホウ素ドープシリコン層の場合、ＣｒＮに対し親和性を有するので、固体微粒子内に含まれるＣｒＮ由来の電離物質を堆積できる。
チタン層の場合、Ｃａ、Ｐ、Ｏに対し親和性を有するので、固体微粒子内に含まれるこれらの原子由来の電離物質を堆積できる。
金層の場合、Ｃｏ、Ｃ、Ｎに対し親和性を有するので、固体微粒子内に含まれるこれらの原子由来の電離物質を堆積できる。
【0019】
リチウム層の場合、Ｍｇ、Ｎａ、Ｓｉ、Ａｌに対し親和性を有するので、固体微粒子内に含まれるこれらの原子由来の電離物質を堆積できる。
水素吸蔵合金層の場合、Ｈに対し親和性を有するので、固体微粒子内に含まれる水素原子由来の電離物質を堆積できる。
遷移金属層は、Ｐに対し親和性を有するので、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｕのいずれかを選択し、固体微粒子内に含まれるＰ由来の電離物質を堆積できる。
Ｔｉ、Ｍｎ、Ｆｅを目的元素として、捕集目的の金属元素と重ならない元素の金属酸化物層を適用した場合、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｆｅを元素Ｍと仮定し、Ｍ-Ｏの化合物を捕集し、酸素の同位体を用いることで、捕集する酸素との区別ができる。
タングステン層の場合、タングステンはＣに対し親和性を有するので、固体微粒子内に含まれるＣ由来の電離物質を堆積できる。
水素吸蔵合金層の場合、Ｈに対し親和性を有するので、固体微粒子内に含まれる水素原子由来の電離物質を堆積できる。
遷移金属層は、Ｐに対し親和性を有するので、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｕのいずれかを選択し、固体微粒子内に含まれるＰ由来の電離物質を堆積できる。
Ｔｉ、Ｍｎ、Ｆｅを目的元素として、捕集目的の金属元素と重ならない元素の金属酸化物層を適用した場合、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｆｅを元素Ｍと仮定し、Ｍ-Ｏの化合物を捕集し、酸素の同位体を用いることで、捕集する酸素との区別ができる。
タングステン層の場合、タングステンはＣに対し親和性を有するので、固体微粒子内に含まれるＣ由来の電離物質を堆積できる。
【0020】
電離体捕集部の材料と衝突する固体微粒子を起源とする元素を識別するため、電離体捕集部の材料には同位体元素を利用することができ、同位体の比率の違いから地球で用意された元素か、宇宙空間で捕集された成分かを区別可能とすることができる。
【0021】
（７）本発明に係る（１）に記載の電離体の捕集装置において、前記電離体捕集部が、前記周壁の底壁側から前記開口部側にかけて所定の幅を有し、前記周壁内周に形成された環状の電離体捕集部または底面の電離体捕集部であり、前記底壁側から前記開口部側に向かって前記電離体捕集部が複数形成されるとともに、前記電離体捕集部が、前記周壁の周方向に複数の分割層に分割され、前記複数の分割層が個々に異なる元素に対する親和性を有することが好ましい。
【0022】
電離体捕集部を複数の分割層に分割し、分割層毎に異なる元素に対する親和性を有する層とするならば、容器本体の内壁の周方向に複数の元素由来の電離物質を堆積できる分割層を複数設けることができる。
【0023】
（８）本発明に係る（７）に記載の電離体の捕集装置において、前記電離体捕集部が、樹脂、ステンレス、ホウ素ドープシリコン、チタン、金、リチウム、銅、水素吸蔵合金、遷移金属、金属酸化物、タングステンのうち、１種または２種以上からなることが好ましい。
【0024】
（９）本発明に係る（１）～（８）のいずれかに記載の電離体の捕集装置において、前記粒子衝突部が凹曲面あるいは凹凸面からなることが好ましい。
【0025】
凹曲面あるいは凹凸面により固体微粒子が衝突する際に生じるガス物質および電離物質の混合体を周壁内面側に確実に放出させることができ、周壁内面や底壁内面に設けた複数の電離体捕集部にガス物質および電離物質の混合体を確実に衝突させることができる。これにより、電離体捕集部において固体微粒子起源のガス物質および電離物質の混合体の捕集が確実にできるようになる。
【0026】
（１０）本発明に係る電離体の捕集方法は、（１）～（９）のいずれか一項に記載の捕集装置を宇宙機に搭載し、宇宙空間から飛来する高速の固体微粒子を前記容器本体内に突入させ、突入した固体微粒子が衝突する際に生じるガス物質および電離物質の混合体を前記粒子衝突部により放出させ、前記固体微粒子起源のガス物質および電離物質の混合体として前記電離体捕集部に衝突させ、前記電離体捕集部上に前記固体微粒子起源のガス物質および電離物質の混合体を堆積させることを特徴とする。
【0027】
容器本体に高速で突入した固体微粒子起源のガス物質および電離物質の混合体は容器本体底部の粒子衝突部により放出されて周壁内面に設けられた電離体捕集部に衝突する。これにより、固体微粒子に起因するガス物質および電離物質の混合体を電離体捕集部に堆積させて捕集できる。
【発明の効果】
【0028】
本発明によれば、電離体の捕集装置を搭載した宇宙機が宇宙空間を移動するか宇宙空間に存在すると、宇宙空間に存在する固体微粒子が捕集装置に向かって飛来し、容器本体の開口部から容器本体内に高速で突入する。
容器本体の底部に設けた粒子衝突部に固体微粒子が衝突すると、固体微粒子がガス化されたガス物質、およびプラズマ化された電離物質の混合体が粒子衝突部により放出され、固体微粒子起源のガス物質および電離物質の混合体が周壁内面と底面の少なくとも一方の電離体捕集部に衝突する。宇宙空間は真空であり、固体微粒子が高速で移動し、粒子衝突部に衝突すると固体微粒子由来の電離物質およびガス物質の混合体が、電離体捕集部に衝突する。これにより、電離体捕集部に固体微粒子由来の電離物質およびガス物質の混合体を堆積させることができ、固体微粒子の物質情報を捕集できる。
容器本体の底部に設けた粒子衝突部に固体微粒子が衝突すると、固体微粒子がガス化されたガス物質、およびプラズマ化された電離物質の混合体が粒子衝突部により放出され、固体微粒子起源のガス物質および電離物質の混合体が周壁内面と底面の少なくとも一方の電離体捕集部に衝突する。宇宙空間は真空であり、固体微粒子が高速で移動し、粒子衝突部に衝突すると固体微粒子由来の電離物質およびガス物質の混合体が、電離体捕集部に衝突する。これにより、電離体捕集部に固体微粒子由来の電離物質およびガス物質の混合体を堆積させることができ、固体微粒子の物質情報を捕集できる。
【図面の簡単な説明】
【0029】
【図1】本発明の第１実施形態に係る捕集装置の斜視図。
【図2】同捕集装置に対する固体微粒子の突入状態の一例を示す透視図。
【図3】本発明の第２実施形態に係る捕集装置の斜視図。
【図4】同捕集装置に対する固体微粒子の突入状態の一例を示す透視図。
【図5】本発明の第３実施形態に係る捕集装置の斜視図。
【図6】本発明の第４実施形態に係る捕集装置の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【0030】
「第１実施形態」
以下、本発明の第１実施形態に係る電離体の捕集装置に関し、一例を挙げて本発明の詳細について説明するが、本発明は以下に説明する実施形態に制限されるものではない。
図１は本発明の第１実施形態に係る電離体の捕集装置を示す斜視図であり、図２は同捕集装置の部分断面図である。
本実施形態の捕集装置１は、アルミニウム合金、チタン合金、ステンレス合金、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）構造体などからなるタンブラー状の容器本体２から構成されている。容器本体２は円筒状の周壁２Ａと周壁２Ａの一側開口を閉じる底壁２Ｂを有する。
図の例では容器本体２がタンブラー状であるため、周壁２Ａの高さは底壁２Ｂの外径の数倍程度に形成され、容器本体２の周壁２Ａにおいて底壁２Ｂと反対側には開口部２Ｃが形成されている。なお、容器本体２がタンブラー状であることは一つの例に過ぎないので、周壁２Ａの高さと底壁２Ｂの外径の比率に特に制限はない。図に示す形状より周壁２Ａの高さが高い容器形状でも良く、周壁２Ａの高さが低い容器形状でも良く、底壁２Ｂの外径が更に大きい容器形状でも良い。また、周壁２Ａは角筒型や他の形状でも良く、底壁２Ｂの平面形状も円形ではなく、多角形状など、いずれの形状でも差し支えない。
さらに複数のタンブラー状容器本体を隣接させて配置し、複数の開口部と底面を有する構成としても良い。複数の容器本体を隣接配置する構成については、後の実施形態において説明する。
以下、本発明の第１実施形態に係る電離体の捕集装置に関し、一例を挙げて本発明の詳細について説明するが、本発明は以下に説明する実施形態に制限されるものではない。
図１は本発明の第１実施形態に係る電離体の捕集装置を示す斜視図であり、図２は同捕集装置の部分断面図である。
本実施形態の捕集装置１は、アルミニウム合金、チタン合金、ステンレス合金、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）構造体などからなるタンブラー状の容器本体２から構成されている。容器本体２は円筒状の周壁２Ａと周壁２Ａの一側開口を閉じる底壁２Ｂを有する。
図の例では容器本体２がタンブラー状であるため、周壁２Ａの高さは底壁２Ｂの外径の数倍程度に形成され、容器本体２の周壁２Ａにおいて底壁２Ｂと反対側には開口部２Ｃが形成されている。なお、容器本体２がタンブラー状であることは一つの例に過ぎないので、周壁２Ａの高さと底壁２Ｂの外径の比率に特に制限はない。図に示す形状より周壁２Ａの高さが高い容器形状でも良く、周壁２Ａの高さが低い容器形状でも良く、底壁２Ｂの外径が更に大きい容器形状でも良い。また、周壁２Ａは角筒型や他の形状でも良く、底壁２Ｂの平面形状も円形ではなく、多角形状など、いずれの形状でも差し支えない。
さらに複数のタンブラー状容器本体を隣接させて配置し、複数の開口部と底面を有する構成としても良い。複数の容器本体を隣接配置する構成については、後の実施形態において説明する。
【0031】
容器本体２の底壁２Ｂにおいて上面側は凹曲面状に加工された粒子衝突部２Ｄが形成されている。図１、図２の例において粒子衝突部２Ｄは底壁上部を半球状にくり抜いた凹曲面状に形成されている。
周壁２Ａの内周面において、粒子衝突部２の上部から周壁２Ａの高さ方向中央部側の部分にかけて、周壁２Ａの内周面を周回するリング状（環状）の電離体捕集部３が複数形成されている。また、容器本体２の底壁２Ｂの内面も電離体捕集部３を兼ねている。
本実施形態では、周壁２Ａの高さ方向に沿う幅を一定幅とした電離体捕集部３が１０個形成されている。周壁２Ａの高さ方向に沿う電離体捕集部３の高さ（幅）は、全て同等である必要はなく、異なっていても良い。
周壁２Ａの内周面において、粒子衝突部２の上部から周壁２Ａの高さ方向中央部側の部分にかけて、周壁２Ａの内周面を周回するリング状（環状）の電離体捕集部３が複数形成されている。また、容器本体２の底壁２Ｂの内面も電離体捕集部３を兼ねている。
本実施形態では、周壁２Ａの高さ方向に沿う幅を一定幅とした電離体捕集部３が１０個形成されている。周壁２Ａの高さ方向に沿う電離体捕集部３の高さ（幅）は、全て同等である必要はなく、異なっていても良い。
【0032】
電離体捕集部３のうち、第１番目の層は、樹脂層からなる。樹脂層は、Ｔｉ（チタン）、Ｖ（バナジウム）、Ｃｒ（クロム）、Ｍｎ（マンガン）、Ｆｅ（鉄）、Ｃｏ（コバルト）、Ｎ（窒素）、Ｏ（酸素）のうち１種または２種以上に対し親和性を有するので、固体微粒子に含まれるこれらの原子由来の電離物質を堆積できる。
電離体捕集部３のうち、第２番目の層は、ステンレス層からなる。ステンレス層は、ＣｒとＣｒＮのうち１種または２種に対し親和性を有するので、固体微粒子に含まれるこれらの原子由来の電離物質を堆積できる。容器本体２をステンレス鋼製とした場合、容器本体２の内周面をそのまま第２番目の電離体捕集部３とすることができる。
電離体捕集部３のうち、第３番目の層は、ホウ素ドープシリコン層（１００）からなる。ホウ素ドープシリコン層の場合、ＣｒＮに対し親和性を有するので、固体微粒子に含まれるＣｒＮ由来の電離物質を堆積できる。
電離体捕集部３のうち、第２番目の層は、ステンレス層からなる。ステンレス層は、ＣｒとＣｒＮのうち１種または２種に対し親和性を有するので、固体微粒子に含まれるこれらの原子由来の電離物質を堆積できる。容器本体２をステンレス鋼製とした場合、容器本体２の内周面をそのまま第２番目の電離体捕集部３とすることができる。
電離体捕集部３のうち、第３番目の層は、ホウ素ドープシリコン層（１００）からなる。ホウ素ドープシリコン層の場合、ＣｒＮに対し親和性を有するので、固体微粒子に含まれるＣｒＮ由来の電離物質を堆積できる。
【0033】
電離体捕集部３のうち、第４番目の層は、チタン層からなる。チタン層の場合、Ｃａ（カルシウム）、Ｐ（リン）、Ｏに対し親和性を有するので、固体微粒子に含まれるこれらの原子由来の電離物質を堆積できる。
【0034】
電離体捕集部３のうち、第５番目の層は、金（Ａｕ）層からなる。金層の場合、Ｃｏ、Ｃ、Ｎに対し親和性を有するので、これらいずれかの原子由来の電離物質を堆積できる。
電離体捕集部３のうち、第６番目の層は、リチウム（Ｌｉ）層からなる。リチウム層の場合、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｎａ（ナトリウム）、Ｓｉ（ケイ素）、Ａｌ（アルミニウム）に対し親和性を有するので、固体微粒子に含まれるこれらの原子由来の電離物質を堆積できる。
電離体捕集部３のうち、第７番目の層は、水素吸蔵合金層からなる、水素吸蔵合金の場合、水素（Ｈ）に対し親和性を有するので、水素原子由来の電離物質を堆積できる。水素吸蔵合金として、ＬａＮｉ５、ＴｉＭｎ１．５、ＺｒＭｎ２、ＴｉＦｅ、Ｖ（Ｔｉ，Ｃｒ）、Ｍｇ２Ｎｉのいずれか、または、Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｖの何れかを含む水素吸蔵合金を採用できる。
電離体捕集部３のうち、第６番目の層は、リチウム（Ｌｉ）層からなる。リチウム層の場合、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｎａ（ナトリウム）、Ｓｉ（ケイ素）、Ａｌ（アルミニウム）に対し親和性を有するので、固体微粒子に含まれるこれらの原子由来の電離物質を堆積できる。
電離体捕集部３のうち、第７番目の層は、水素吸蔵合金層からなる、水素吸蔵合金の場合、水素（Ｈ）に対し親和性を有するので、水素原子由来の電離物質を堆積できる。水素吸蔵合金として、ＬａＮｉ５、ＴｉＭｎ１．５、ＺｒＭｎ２、ＴｉＦｅ、Ｖ（Ｔｉ，Ｃｒ）、Ｍｇ２Ｎｉのいずれか、または、Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｖの何れかを含む水素吸蔵合金を採用できる。
【0035】
電離体捕集部３のうち、第８番目の層は、遷移金属層からなる。遷移金属層は、Ｐに対し親和性を有するので、遷移金属の内、Ｓｃ（スカンジウム）、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｕ（銅）のいずれかを選択し、Ｐを由来とする電離物質を堆積できる。
電離体捕集部３のうち、第９番目の層は、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｆｅを目的元素として、捕集目的の金属元素と重ならない元素の金属酸化物層を適用できる。Ｔｉ、Ｍｎ、Ｆｅを元素Ｍと仮定し、Ｍ-Ｏの化合物を捕集し、酸素の同位体を用いることで、捕集する酸素との区別ができる。
電離体捕集部３のうち、第１０番目の層は、タングステン（Ｗ）層からなる。タングステン層の場合、タングステンはＣに対し親和性を有するので、固体微粒子に含まれるＣを由来とする電離物質を堆積できる。
なお、第１番目の層～第１０番目の層を配置する順序は、上述の例に限らず、いずれの順番を選択しても良い。
電離体捕集部３の表面は、電離体の元素の種類などの違いにより捕集しやすい表面状態が異なる為、表面粗さを適宜調整することが望ましい。
表面粗さを鏡面～Ｒａ数十ミクロンレベルの間で最適値に加工することで捕集効率を上げることができる。
電離体捕集部３のうち、第９番目の層は、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｆｅを目的元素として、捕集目的の金属元素と重ならない元素の金属酸化物層を適用できる。Ｔｉ、Ｍｎ、Ｆｅを元素Ｍと仮定し、Ｍ-Ｏの化合物を捕集し、酸素の同位体を用いることで、捕集する酸素との区別ができる。
電離体捕集部３のうち、第１０番目の層は、タングステン（Ｗ）層からなる。タングステン層の場合、タングステンはＣに対し親和性を有するので、固体微粒子に含まれるＣを由来とする電離物質を堆積できる。
なお、第１番目の層～第１０番目の層を配置する順序は、上述の例に限らず、いずれの順番を選択しても良い。
電離体捕集部３の表面は、電離体の元素の種類などの違いにより捕集しやすい表面状態が異なる為、表面粗さを適宜調整することが望ましい。
表面粗さを鏡面～Ｒａ数十ミクロンレベルの間で最適値に加工することで捕集効率を上げることができる。
【0036】
また、各電離体捕集部３において、それらを周方向に複数に分割した構造を採用しても良い。その場合、図１では周方向に分割する場合の境界部を直線状の仕切線ａで示した。
各電離体捕集部３において上述したように周方向に全て同じ物質に親和性を有する層を形成しても良く、仕切線ａで区分した領域毎に異なる元素に親和性を有する層としても良い。その場合の具体的な構造については、後の第３実施形態において説明する。
各電離体捕集部３において上述したように周方向に全て同じ物質に親和性を有する層を形成しても良く、仕切線ａで区分した領域毎に異なる元素に親和性を有する層としても良い。その場合の具体的な構造については、後の第３実施形態において説明する。
【0037】
以上説明の捕集装置１は、地球周回軌道上の人工衛星、あるいは、他の惑星や衛星、彗星、小惑星などを目指して航行する宇宙機、深宇宙空間を航行する宇宙機などに搭載して使用する。宇宙機に搭載した捕集装置１は宇宙機の内部にシャッター装置などで掩蔽した状態で搭載し、目的の宇宙空間においてシャッター装置を開放して容器本体２の開口部２Ｃを宇宙空間に開口し、固体微粒子の突入を可能とすることが望ましい。なお、捕集装置１の設置位置は特に限定するものではなく、宇宙機の外壁や外側などに露出した状態で取り付けても良い。あるいは、容器本体２の開口部２Ｃを閉じる蓋板を取り付けた状態で宇宙機の外壁や外側などに取り付け、目的の宇宙空間において蓋板を取り外して容器本体２の開口部２Ｃを宇宙空間に開口してもよい。
【0038】
高速衝突電離体捕集装置１を搭載した宇宙機が目的の宇宙空間を移動するか目的の宇宙空間に存在すると、宇宙空間に存在する固体微粒子が捕集装置１に向かって高速で飛来し、容器本体２の開口部２Ｃから容器本体２内に高速の固体微粒子Ａとして突入する。
容器本体２の底部に設けた粒子衝突部２Ｄに高速の固体微粒子Ａが衝突すると図２に示すように、固体微粒子がガス化されたガス物質およびプラズマ化された電離物質の混合体Ｂが粒子衝突部２Ｄから放出され、周壁内面の１０個の電離体捕集部３のいずれかに衝突する。
容器本体２の底部に設けた粒子衝突部２Ｄに高速の固体微粒子Ａが衝突すると図２に示すように、固体微粒子がガス化されたガス物質およびプラズマ化された電離物質の混合体Ｂが粒子衝突部２Ｄから放出され、周壁内面の１０個の電離体捕集部３のいずれかに衝突する。
【0039】
宇宙空間は真空であり、固体微粒子が高速で移動し、粒子衝突部２Ｄに衝突すると固体微粒子起源のガス物質および電離物質の混合体Ｂとして放出され、電離体捕集部３に衝突する。これにより、１０個の電離体捕集部３のいずれかに固体微粒子Ａのガス物質および電離物質の混合体を堆積させることができ、固体微粒子起源の物質情報を捕集できる。
粒子衝突部２Ｄは底壁上部を半球状にくり抜いた凹曲面を有するため、粒子衝突部２Ｄの中心からずれた位置に衝突した固体微粒子起源のガス物質および電離物質の混合体は衝突位置毎に反射角度を有するように放出され、周壁２Ａの内面および底面に衝突する。
粒子衝突部２Ｄは底壁上部を半球状にくり抜いた凹曲面を有するため、粒子衝突部２Ｄの中心からずれた位置に衝突した固体微粒子起源のガス物質および電離物質の混合体は衝突位置毎に反射角度を有するように放出され、周壁２Ａの内面および底面に衝突する。
【0040】
例えば、宇宙機が地球低軌道上を周回しているとして微小スペースデブリなどの固体微粒子の周回速度が秒速８ｋｍである場合、彗星起源の宇宙塵などの固体微粒子として宇宙機との会合速度が最大秒速７０ｋｍである場合、深宇宙探査において固体微粒子が秒速１５ｋｍ以上の極超高速である場合、のいずれの場合であっても、電離体捕集部３のいずれかに固体微粒子起源のガス物質および電離物質の混合体を堆積させることができ、固体微粒子起源の物質情報を捕集できる。
上述の固体微粒子は、秒速８ｋｍ、秒速７０ｋｍなどの超高速、秒速１５ｋｍ以上の極超高速において粒子衝突部２Ｄに衝突すると、衝撃波を生じ、固体でありながら、流体のような振る舞いを起こすとともに破壊、昇華、電離という変成を経て、容器本体２の電離体捕集部３または底面にこれら固体微粒子起源のガス物質および電離物質の混合体が堆積する。
上述の固体微粒子は、秒速８ｋｍ、秒速７０ｋｍなどの超高速、秒速１５ｋｍ以上の極超高速において粒子衝突部２Ｄに衝突すると、衝撃波を生じ、固体でありながら、流体のような振る舞いを起こすとともに破壊、昇華、電離という変成を経て、容器本体２の電離体捕集部３または底面にこれら固体微粒子起源のガス物質および電離物質の混合体が堆積する。
【0041】
なお、これらの固体微粒子が宇宙空間において上述の速度でガス化やプラズマ化しつつ電離体捕集部３に衝突する現象は、地上において真空容器中でＣＶＤ（化学気相成長法）やＰＶＤ（物理気相成長法）などで基板上にコーティングを行う条件の真空度と等価である。
例えば、国際宇宙ステーションが周回する地表高度４００ｋｍでは１０-４～１０-５Ｐａ程度、静止軌道上では１０-８Ｐａ程度、恒星間空間では１０-１１Ｐａの真空度であると云われている。これに対し、成膜装置の真空ポンプにより成膜室を真空とする場合、１０-３Ｐａ未満の真空状態に調整することが一般的になされている。また、上述の真空度においてプラズマ等を発生させて基板上に成膜することがなされている。従って、ＣＶＤやＰＶＤにより基板上に成膜する現象と同様に、電離体捕集部３上にあるいは底面に堆積物を得ることができる。
例えば、国際宇宙ステーションが周回する地表高度４００ｋｍでは１０-４～１０-５Ｐａ程度、静止軌道上では１０-８Ｐａ程度、恒星間空間では１０-１１Ｐａの真空度であると云われている。これに対し、成膜装置の真空ポンプにより成膜室を真空とする場合、１０-３Ｐａ未満の真空状態に調整することが一般的になされている。また、上述の真空度においてプラズマ等を発生させて基板上に成膜することがなされている。従って、ＣＶＤやＰＶＤにより基板上に成膜する現象と同様に、電離体捕集部３上にあるいは底面に堆積物を得ることができる。
【0042】
また、ＣＶＤやＰＶＤにおいて、各種の成膜に用いる基板材料と、堆積するべき膜の構成材料との親和性の良し悪しに応じ、基板上に堆積させる成膜材料の堆積効率に差異が生じる。
本願で用いる電離体捕集部３も同様に、上述の第１番目の電離体捕集部３～第１０番目の電離体捕集部３に各層に対し親和性の高い原子の電離物を起因とする堆積物が堆積しやすいと言える。
本願で用いる電離体捕集部３も同様に、上述の第１番目の電離体捕集部３～第１０番目の電離体捕集部３に各層に対し親和性の高い原子の電離物を起因とする堆積物が堆積しやすいと言える。
【0043】
上述の宇宙機を地球に帰還させ、捕集装置１を回収すれば、従来方法では困難と考えられていた極超高速度などの高速で衝突する固体微粒子の物質情報のサンプルリターンも実現できる。勿論、超高速で衝突する固体微粒子の物質情報のサンプルリターンも実現できる。
回収した捕集装置１において、第１番目の電離体捕集部３の堆積物が存在する場合、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎ、Ｏのいずれかに起因する電離物が主に堆積していると推定できる。従って、上述の宇宙機が通過した宇宙空間に、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎ、Ｏのいずれかを含む固体微粒子が存在していたと推定できる。
回収した捕集装置１において、第１番目の電離体捕集部３の堆積物が存在する場合、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎ、Ｏのいずれかに起因する電離物が主に堆積していると推定できる。従って、上述の宇宙機が通過した宇宙空間に、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎ、Ｏのいずれかを含む固体微粒子が存在していたと推定できる。
【0044】
第２番目の電離体捕集部３に堆積物が存在する場合、ＣｒとＣｒＮのいずれかを含む固体微粒子が存在していたと推定できる。
第３番目の電離体捕集部３に堆積物が存在する場合、ＣｒＮを含む固体微粒子が存在していたと推定できる。
第４番目の電離体捕集部３に堆積物が存在する場合、Ｃａ、Ｐ、Ｏのいずれかを含む固体微粒子が存在していたと推定できる。
第３番目の電離体捕集部３に堆積物が存在する場合、ＣｒＮを含む固体微粒子が存在していたと推定できる。
第４番目の電離体捕集部３に堆積物が存在する場合、Ｃａ、Ｐ、Ｏのいずれかを含む固体微粒子が存在していたと推定できる。
【0045】
第５番目の電離体捕集部３に堆積物が存在する場合、Ｃｏ、Ｃ、Ｎのいずれかを含む固体微粒子が存在していたと推定できる。
第６番目の電離体捕集部３に堆積物が存在する場合、Ｍｇ、Ｎａ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｏ、Ｓのいずれかを含む固体微粒子が存在していたと推定できる。
第７番目の電離体捕集部３に堆積物が存在する場合、Ｈを含む固体微粒子が存在していたと推定できる。
第６番目の電離体捕集部３に堆積物が存在する場合、Ｍｇ、Ｎａ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｏ、Ｓのいずれかを含む固体微粒子が存在していたと推定できる。
第７番目の電離体捕集部３に堆積物が存在する場合、Ｈを含む固体微粒子が存在していたと推定できる。
【0046】
第８番目の電離体捕集部３の堆積物が存在する場合、Ｐを含む固体微粒子が存在していたと推定できる。
第９番目の電離体捕集部３の堆積物が存在する場合、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｆｅのいずれかを含む固体微粒子が存在していたと推定できる。
第１０番目の電離体捕集部３の堆積物が存在する場合、Ｃを含む固体微粒子が存在していたと推定できる。
第９番目の電離体捕集部３の堆積物が存在する場合、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｆｅのいずれかを含む固体微粒子が存在していたと推定できる。
第１０番目の電離体捕集部３の堆積物が存在する場合、Ｃを含む固体微粒子が存在していたと推定できる。
【0047】
従って、各電離体捕集部３の堆積物を分析し把握することで、宇宙機が地球周回軌道上を周回している場合の宇宙空間に存在する固体微粒子、あるいは、彗星、小惑星や惑星、衛星などの探査に向かった場合の深宇宙空間に存在している固体微粒子に含まれている元素の存在を推定することができる。
本実施形態の捕集装置１において、更に別の元素を目的捕集対象とする場合は、電離体捕集部３を更に必要数設け、対象とする元素に合わせた親和性の高い材料からなる電離体捕集部３を設けると良い。
例えば、Ｓ（硫黄）を捕集目的対象元素とする場合は、ＣｕやＬｉ等の材料からなる層を用いることができる。
本実施形態の捕集装置１において、更に別の元素を目的捕集対象とする場合は、電離体捕集部３を更に必要数設け、対象とする元素に合わせた親和性の高い材料からなる電離体捕集部３を設けると良い。
例えば、Ｓ（硫黄）を捕集目的対象元素とする場合は、ＣｕやＬｉ等の材料からなる層を用いることができる。
【0048】
また、宇宙塵には太陽系、地球、海水、生命原材料などの起源や進化に関する情報が含まれていることが期待されるため、本発明の捕集装置１を宇宙機に搭載して用いることで、新たな科学知見の発展に貢献出来る。また、電離体捕集部３に堆積させる物質は、宇宙塵の他に太陽風に起因する物質などでも良い。
さらに、本願発明は固体微粒子を電離さえすれば、宇宙空間に限らず地球上でも、原子炉や火山付近など、人間が直接赴いて直接観測することが難しい現場に応用可能であり、未知の環境における固体微粒子の構成元素を把握する新たな一助になり得る。
さらに、本願発明は固体微粒子を電離さえすれば、宇宙空間に限らず地球上でも、原子炉や火山付近など、人間が直接赴いて直接観測することが難しい現場に応用可能であり、未知の環境における固体微粒子の構成元素を把握する新たな一助になり得る。
【0049】
「第２実施形態」
図３は本発明の第２実施形態に係る高速衝突電離体の捕集装置を示す斜視図であり、図４は同捕集装置の部分断面図である。
本実施形態の捕集装置１０は、アルミニウム合金、チタン合金、ステンレス合金、ＣＦＲＰ構造体などからなるタンブラー状の容器本体１２から構成されている。容器本体１２は円筒状の周壁１２Ａと周壁１２Ａの一側開口を閉じる底壁１２Ｂを有する。
容器本体１２の底壁１２Ｂにおいて上面側は４角錐型の突起１３が複数形成された凹凸面からなる粒子衝突部１２Ｄが形成されている。突起１３には４つの斜面１３ａが形成されている。
図３は本発明の第２実施形態に係る高速衝突電離体の捕集装置を示す斜視図であり、図４は同捕集装置の部分断面図である。
本実施形態の捕集装置１０は、アルミニウム合金、チタン合金、ステンレス合金、ＣＦＲＰ構造体などからなるタンブラー状の容器本体１２から構成されている。容器本体１２は円筒状の周壁１２Ａと周壁１２Ａの一側開口を閉じる底壁１２Ｂを有する。
容器本体１２の底壁１２Ｂにおいて上面側は４角錐型の突起１３が複数形成された凹凸面からなる粒子衝突部１２Ｄが形成されている。突起１３には４つの斜面１３ａが形成されている。
【0050】
図３、図４の例において底壁１２Ｂは平板状に形成され、この底壁１２Ｂの上面側に縦横に整列された４角錐型の突起１３が複数形成されている。図３、図４の例において突起１３は底壁１２Ｂの上面に縦横に数行～１０数行、数列～１０数列程度形成されている。突起１３の高さは図３、図４の例では容器本体１２の周壁１２Ａの高さの１／１０程度に形成されている。
なお、突起１３の高さや幅は図示の例に限らず、任意の高さや幅を選定できるが、後述する固体微粒子の衝突により放出した固体微粒子起源のガス物質および電離物質の混合体が周壁１２Ａの内面に衝突できるような斜面１３ａを有する突起１３であれば、突起１３の形状は特に問わない。
なお、突起１３の高さや幅は図示の例に限らず、任意の高さや幅を選定できるが、後述する固体微粒子の衝突により放出した固体微粒子起源のガス物質および電離物質の混合体が周壁１２Ａの内面に衝突できるような斜面１３ａを有する突起１３であれば、突起１３の形状は特に問わない。
【0051】
周壁１２Ａの内周面において、粒子衝突部１２Ｄの上部から周壁１２Ａの高さ方向中央部側の部分にかけて、周壁１２Ａの内周面を周回するリング状（環状）の電離体捕集部３が複数形成されている。本実施形態に設ける電離体捕集部３は第１実施形態で設けた電離体捕集部３と同等である
【0052】
以上説明の捕集装置１０は、地球周回軌道上の人工衛星、あるいは、他の惑星や衛星、彗星、小惑星などを目指して航行する宇宙機、深宇宙空間を航行する宇宙機などに搭載して使用する。使用目的と使用方法は第１実施形態の捕集装置１と同等である。
捕集装置１０においても、容器本体１２の開口部１２Ｃから固体微粒子Ａが突入し、粒子衝突部１２Ｄに固体微粒子Ａが衝突すると、図４に示すように粒子衝突部１２Ｄから放出され、固体微粒子起源のガス物質および電離物質の混合体Ｂが周壁内面の電離体捕集部３に衝突する。
宇宙空間は真空であり、固体微粒子Ａが高速で移動し、粒子衝突部１２Ｄに衝突すると固体微粒子起源のガス物質および電離物質の混合体Ｂが放出され、電離体捕集部３に衝突する。これにより、電離体捕集部３に固体微粒子起源のガス物質および電離物質の混合体Ｂを堆積させることができ、固体微粒子起源の物質情報を捕集できる。
第１番目～第１０番目の電離体捕集部３は、いずれも上述の材料からなるので、各捕集部３に堆積した堆積物を把握することで、宇宙機が通過した宇宙空間に存在する固体微粒子起源のガス物質および電離物質の混合体の分析から、固体微粒子の存在量および物質構成を推定できる。
その他、第２実施形態の捕集装置１０であっても、先の第１実施形態の捕集装置１と同等の作用効果を奏する。
捕集装置１０においても、容器本体１２の開口部１２Ｃから固体微粒子Ａが突入し、粒子衝突部１２Ｄに固体微粒子Ａが衝突すると、図４に示すように粒子衝突部１２Ｄから放出され、固体微粒子起源のガス物質および電離物質の混合体Ｂが周壁内面の電離体捕集部３に衝突する。
宇宙空間は真空であり、固体微粒子Ａが高速で移動し、粒子衝突部１２Ｄに衝突すると固体微粒子起源のガス物質および電離物質の混合体Ｂが放出され、電離体捕集部３に衝突する。これにより、電離体捕集部３に固体微粒子起源のガス物質および電離物質の混合体Ｂを堆積させることができ、固体微粒子起源の物質情報を捕集できる。
第１番目～第１０番目の電離体捕集部３は、いずれも上述の材料からなるので、各捕集部３に堆積した堆積物を把握することで、宇宙機が通過した宇宙空間に存在する固体微粒子起源のガス物質および電離物質の混合体の分析から、固体微粒子の存在量および物質構成を推定できる。
その他、第２実施形態の捕集装置１０であっても、先の第１実施形態の捕集装置１と同等の作用効果を奏する。
【0053】
「第３実施形態」
図５は本発明の第３実施形態に係る高速衝突電離体の捕集装置を示す斜視図である。
本実施形態の捕集装置２０が金属製のタンブラー状の容器本体２２から構成されている点は第１実施形態の構造と同等である。容器本体２２は円筒状の周壁２２Ａと周壁２２Ａの一側開口を閉じる底壁２２Ｂを有する。容器本体２２の底壁２２Ｂに形成されている粒子衝突部２２Ｄの形状は第１実施形態の粒子衝突部２２Ｄと同等である。
図５は本発明の第３実施形態に係る高速衝突電離体の捕集装置を示す斜視図である。
本実施形態の捕集装置２０が金属製のタンブラー状の容器本体２２から構成されている点は第１実施形態の構造と同等である。容器本体２２は円筒状の周壁２２Ａと周壁２２Ａの一側開口を閉じる底壁２２Ｂを有する。容器本体２２の底壁２２Ｂに形成されている粒子衝突部２２Ｄの形状は第１実施形態の粒子衝突部２２Ｄと同等である。
【0054】
第３実施形態の捕集装置２０が第１実施形態の捕集装置１と異なっているのは、電離体捕集部２３の構成である。
周壁２２Ａの内周面において、粒子衝突部２２Ｄの上部から周壁２２Ａの高さ方向中央部側の部分にかけて、周壁２２Ａの内周面を周回するリング状（環状）の電離体捕集部２３が形成されている。本実施形態では、周壁２２Ａの高さ方向に沿う幅を一定幅とした電離体捕集部２３が５つ形成されている。また、個々の電離体捕集部２３は、周壁２２Ａの周方向に隣接する４つの分割層２３ａ、２３ｂ、２３ａ、２３ｂに分割されている。分割層２３ａ、２３ｂ、２３ａ、２３ｂの境界には図面において認識しやすいように仕切線ａを描いた。
周壁２２Ａの内周面において、粒子衝突部２２Ｄの上部から周壁２２Ａの高さ方向中央部側の部分にかけて、周壁２２Ａの内周面を周回するリング状（環状）の電離体捕集部２３が形成されている。本実施形態では、周壁２２Ａの高さ方向に沿う幅を一定幅とした電離体捕集部２３が５つ形成されている。また、個々の電離体捕集部２３は、周壁２２Ａの周方向に隣接する４つの分割層２３ａ、２３ｂ、２３ａ、２３ｂに分割されている。分割層２３ａ、２３ｂ、２３ａ、２３ｂの境界には図面において認識しやすいように仕切線ａを描いた。
【0055】
第３実施形態の構成では、複数の電離体捕集部２３の内、底壁２３Ｂに一番近い位置の第１番目の電離体捕集部２３において、分割層２３ａ、２３ｂ、２３ａ、２３ｂのうち、分割層２３ａ、２３ａが第１実施形態の第１番目の電離体捕集部３に用いた樹脂層からなり、分割層２３ｂが第１実施形態の第２番目の電離体捕集部３に用いたステンレス層からなる。
第２番目の電離体捕集部２３において、分割層２３ａ、２３ａが第１実施形態の第３番目の電離体捕集部３に用いたホウ素ドープシリコン層からなり、分割層２３ｂ、２３ｂが第１実施形態の第４番目の電離体捕集部３に用いたチタン層からなる。
第２番目の電離体捕集部２３において、分割層２３ａ、２３ａが第１実施形態の第３番目の電離体捕集部３に用いたホウ素ドープシリコン層からなり、分割層２３ｂ、２３ｂが第１実施形態の第４番目の電離体捕集部３に用いたチタン層からなる。
【0056】
第３番目の電離体捕集部２３において、分割層２３ａ、２３ａが第１実施形態の第５番目の電離体捕集部３に用いた金層からなり、分割層２３ｂ、２３ｂが第１実施形態の第６番目の電離体捕集部３に用いたリチウム層からなる。
第４番目の電離体捕集部２３において、分割層２３ａ、２３ａが第１実施形態の第７番目の電離体捕集部３に用いた水素吸蔵合金層からなり、分割層２３ｂ、２３ｂが第１実施形態の第８番目の電離体捕集部３に用いた遷移金属層からなる。
第５番目の電離体捕集部２３において、分割層２３ａ、２３ａが第１実施形態の第９番目の電離体捕集部３に用いた金属酸化物層からなり、分割層２３ｂ、２３ｂが第１実施形態の第１０番目の電離体捕集部３に用いたタングステン層からなる。
第４番目の電離体捕集部２３において、分割層２３ａ、２３ａが第１実施形態の第７番目の電離体捕集部３に用いた水素吸蔵合金層からなり、分割層２３ｂ、２３ｂが第１実施形態の第８番目の電離体捕集部３に用いた遷移金属層からなる。
第５番目の電離体捕集部２３において、分割層２３ａ、２３ａが第１実施形態の第９番目の電離体捕集部３に用いた金属酸化物層からなり、分割層２３ｂ、２３ｂが第１実施形態の第１０番目の電離体捕集部３に用いたタングステン層からなる。
【0057】
第３実施形態の構造によれば、第１番目の電離体捕集部２３の分割層２３ａに堆積したＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎ、Ｏなどの原子由来の電離物質を確保でき、分割層２３ｂにＣｒとＣｒＮなどの原子由来の電離物質を確保できる。
また、第２番目の電離体捕集部２３の分割層２３ａに堆積したＣｒＮなどの原子由来の電離物質を確保でき、分割層２３ｂにＣａ、Ｐ、Ｏなどの原子由来の電離物質を確保できる。
また、第２番目の電離体捕集部２３の分割層２３ａに堆積したＣｒＮなどの原子由来の電離物質を確保でき、分割層２３ｂにＣａ、Ｐ、Ｏなどの原子由来の電離物質を確保できる。
【0058】
また、第３番目の電離体捕集部２３の分割層２３ａに堆積したＣｏ、Ｃ、Ｎなどの原子由来の電離物質を確保でき、分割層２３ｂに堆積したＭｇ、Ｎａ、Ｓｉ、Ａｌなどの原子由来の電離物質を確保できる。
また、第４番目の電離体捕集部２３の分割層２３ａに堆積したＨ原子由来の電離物質を確保でき、分割層２３ｂに堆積したＰ原子由来の電離物質を確保できる。
また、第５番目の電離体捕集部２３の分割層２３ａに堆積したＴｉ、Ｍｎ、Ｆｅのいずれかの原子由来の電離物質を確保でき、分割層２３ｂに堆積したＣ原子由来の電離物質を確保できる。
また、第４番目の電離体捕集部２３の分割層２３ａに堆積したＨ原子由来の電離物質を確保でき、分割層２３ｂに堆積したＰ原子由来の電離物質を確保できる。
また、第５番目の電離体捕集部２３の分割層２３ａに堆積したＴｉ、Ｍｎ、Ｆｅのいずれかの原子由来の電離物質を確保でき、分割層２３ｂに堆積したＣ原子由来の電離物質を確保できる。
【0059】
第３実施形態の構造によれば、第１番目～第５番目の縦５列の電離体捕集部２３であっても、周壁２２Ａの周方向に分割した分割層に、それぞれ異なる電離物質捕集用の層を設けることで１０種類の層を使い分けて第１実施形態の１０の電離体捕集部３と同等の数の原子由来の電離物質が収集できる。
【0060】
以上説明したように、電離体捕集部２３を周方向に複数分割した分割層を設けることができ、分割層毎に異なる原子に親和性を有する層を使い分けることで、容器本体２２の縦方向に設ける電離体捕集部２３の数を第１実施形態の構造より少なくしても、第１実施形態と同等数の元素に対応した電離物質が収集できる。
【0061】
なお、本発明では、容器本体に設ける電離体捕集部の数と、分割層の数を適宜調整することにより、収集目的とする電離物質の数に対応させることができる。例えば、容器本体２２において、縦に６列の電離体捕集部２３を設け、周方向に３分割した分割層を設け、分割層毎に異なる元素に親和性の高い層を配置すると、１８種類のパターン分けした元素に親和性の高い層を使い分けることができる。勿論、更に多くの分割層を設け、更に多種類の元素に応じた層で堆積物を回収しても良い。
【0062】
また、本発明に用いる容器本体の長さや外径も任意のサイズに調整可能であるので、収集目的とする元素数に応じた数の電離体捕集部と分割層の数を選択することができる。
なお、上述の実施形態では、電離体捕集部として容器本体の内周面に形成した層構造を採用したが、固体微粒子の電離物質を堆積させる電離体捕集部は、層構造に限らず、金属製や樹脂製のリングを容器本体の内周壁に配置した構造でも良い。
なお、上述の実施形態では、電離体捕集部として容器本体の内周面に形成した層構造を採用したが、固体微粒子の電離物質を堆積させる電離体捕集部は、層構造に限らず、金属製や樹脂製のリングを容器本体の内周壁に配置した構造でも良い。
【0063】
例えば、上述の第１番目～第１０番目の層状の電離体捕集部を構成する各材料からなるリングを容器本体の内周面に沿わせて縦に複数列配置した構造で電離体捕集部を構成しても良い。電離体捕集部を上述した各種の材料製のリングとした場合、容器本体２、１２、２２を地球に回収後、容器本体２、１２、２２から各リングを取り外すことで、リング毎に堆積物の分析ができるなどの利点を有する。
【0064】
また、本発明に係る容器本体２、１２、２２に形成する電離体捕集部３、２３は、容器本体２、１２、２２を構成する材料が目的とする元素と親和性を有する場合、容器本体２、１２、２２の内周面をそのまま電離体捕集部３、２３とすることができる。
例えば、先の実施形態において、第２番目の捕集部３としてステンレス層を適用する場合、容器本体２がステンレス鋼製であれば、容器本体２の内周面をそのまま第２番目の電離体捕集部３として用いることができる。また、容器本体２をチタン製とした場合、容器本体２の内周面をそのまま第４番目の電離体捕集部３として用いることができる。
例えば、先の実施形態において、第２番目の捕集部３としてステンレス層を適用する場合、容器本体２がステンレス鋼製であれば、容器本体２の内周面をそのまま第２番目の電離体捕集部３として用いることができる。また、容器本体２をチタン製とした場合、容器本体２の内周面をそのまま第４番目の電離体捕集部３として用いることができる。
【0065】
「第４実施形態」
図６は、本発明の第４実施形態に係る高速衝突電離体の捕集装置を示す斜視図である。
本実施形態の捕集装置３０は金属製のタンブラー状の複数の容器本体３１から構成されている。一例として図６の構成では、１４個の容器本体３１を互いの開口部を同じ側に向けて隣接配置した構成を有する。各容器本体３１は円筒状の周壁３２Ａと周壁３２Ａの一側開口を閉じる底壁３２Ｂを有する。容器本体３１の底壁３２Ｂに形成されている粒子衝突部３２Ｄの形状は、第１実施形態の粒子衝突部２２Ｄと同等である。
図６は、本発明の第４実施形態に係る高速衝突電離体の捕集装置を示す斜視図である。
本実施形態の捕集装置３０は金属製のタンブラー状の複数の容器本体３１から構成されている。一例として図６の構成では、１４個の容器本体３１を互いの開口部を同じ側に向けて隣接配置した構成を有する。各容器本体３１は円筒状の周壁３２Ａと周壁３２Ａの一側開口を閉じる底壁３２Ｂを有する。容器本体３１の底壁３２Ｂに形成されている粒子衝突部３２Ｄの形状は、第１実施形態の粒子衝突部２２Ｄと同等である。
【0066】
本実施形態の容器本体３１では、各々の容器本体３１の周壁内面に、１つの電離体捕集部３３のみを備えている。各容器本体３１は、例えば上述した第１実施形態の第１番目～第１０番目の何れかを構成する層のうち、１種の層のみからなる電離体捕集部３３を備えている。１４個の容器本体３１のうち、前述の第１番目～第１０番目の何れかを構成する層のうち、１つ以上を適宜選択して用いることができる。捕集対称の元素のうち、重要な元素の捕集に対応する層を備えた容器本体３１を複数設け、重要度が低い元素対応の層を備えた容器本体３１の数を少なくするか、略するなど、容器本体３１を集合する数は任意に選択できる。
【0067】
従って、例えば、図６の構成では１４個の容器本体３１に個々に別々の原子に対する親和性を有する粒子衝突部３３を設けるならば、１４個の容器本体３１により１４種類の電離体を容器本体３１で個別に捕集することができる。
勿論、容器本体３１を集合する場合の数に制限はなく、集合する数も特に制限はない。測定目的の元素数に合わせ、図６より少ない数の容器本体３１を集合しても良く、図６より多い数の容器本体３１を集合しても良い。
勿論、容器本体３１を集合する場合の数に制限はなく、集合する数も特に制限はない。測定目的の元素数に合わせ、図６より少ない数の容器本体３１を集合しても良く、図６より多い数の容器本体３１を集合しても良い。
【0068】
これら複数の容器本体３１を先の第１～第３実施形態と同様に、人工衛星、宇宙機などに搭載して使用する。使用目的と使用方法は第１～第３実施形態の捕集装置１、１０、２０と同等である。
第６実施形態の捕集装置３０においても、容器本体３１の開口部３２Ｃから固体微粒子が突入し、粒子衝突部３２Ｄに固体微粒子が衝突すると、固体微粒子起源のガス物質および電離物質の混合体が周壁内面の電離体捕集部３３に衝突し、電離体を捕集できる。
第６実施形態の捕集装置３０では、異なる材料の電離体捕集部３３ごとに容器本体３１を用意することで、捕集する元素をそれぞれの容器本体３１に分別することができる。各容器３１に設けている電離体捕集部３３を構成する層は予め判明しているので、電離体捕集部３３に堆積した電離体を分析する場合、特定の元素向けに特化した分析方法を採用できるので、分析も容易となる。
第６実施形態の捕集装置３０においても、容器本体３１の開口部３２Ｃから固体微粒子が突入し、粒子衝突部３２Ｄに固体微粒子が衝突すると、固体微粒子起源のガス物質および電離物質の混合体が周壁内面の電離体捕集部３３に衝突し、電離体を捕集できる。
第６実施形態の捕集装置３０では、異なる材料の電離体捕集部３３ごとに容器本体３１を用意することで、捕集する元素をそれぞれの容器本体３１に分別することができる。各容器３１に設けている電離体捕集部３３を構成する層は予め判明しているので、電離体捕集部３３に堆積した電離体を分析する場合、特定の元素向けに特化した分析方法を採用できるので、分析も容易となる。
【0069】
ところで、本発明において、容器本体内に生成するプラズマの場所を制御し、プラズマ化した固体微粒子の構成成分および（もしくは）電離体捕集部の材料を高濃度で混ざり合わせる場合は、マグネトロンスパッタの手法を用いて、強力な磁石による磁場で、プラズマの場所を固定化する装置を付加することが好ましい。
これにより、容器本体内の特定の位置に集中的に電離体を捕集することができる。
これにより、容器本体内の特定の位置に集中的に電離体を捕集することができる。
【0070】
なお、彗星核や内部海を有する氷衛星など、稀薄大気を有する探査対象天体の場合は宇宙空間に微量なガス成分が存在したり、衝突した固体微粒子から生成したガス成分も想定されることから、反応性スパッタリング法に代表されるように真空中に存在するガス物質とプラズマ化した固体微粒子の構成物質と反応して堆積できるような電離体捕集部の材料が望ましい。
その際、反応して堆積させる材料の熱力学的な平衡条件を制御する因子の一つである温度を制御可能とすることで、生成材料を制御することもできる。この機能を装置に有するためには、壁面の温度を数百℃からマイナス数十度℃程度まで制御可能な、ヒーターもしくはペルチェ素子を有する温度制御装置を付加することが望ましい。
その際、反応して堆積させる材料の熱力学的な平衡条件を制御する因子の一つである温度を制御可能とすることで、生成材料を制御することもできる。この機能を装置に有するためには、壁面の温度を数百℃からマイナス数十度℃程度まで制御可能な、ヒーターもしくはペルチェ素子を有する温度制御装置を付加することが望ましい。
【0071】
さらに、電離体捕集部の材料と衝突する固体微粒子を起源とする元素を識別するため、電離体捕集部の材料には同位体元素を利用することができ、同位体の比率の違いから地球で用意された元素か、宇宙空間で捕集された成分かを区別可能とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【0072】
本発明に係る電離体の捕集装置は、宇宙機に装備して宇宙空間を移動することにより宇宙空間に存在する固体微粒子の検出に適用できる。
宇宙空間に存在する固体微粒子には太陽系、地球、海水、生命原材料などの起源や進化に関する情報が含まれていることが期待されるため、本発明の捕集装置１によれば、新たな科学知見の発展に貢献出来る。
宇宙空間に存在する固体微粒子には太陽系、地球、海水、生命原材料などの起源や進化に関する情報が含まれていることが期待されるため、本発明の捕集装置１によれば、新たな科学知見の発展に貢献出来る。
【符号の説明】
【0073】
１…捕集装置、２…容器本体、２Ａ…周壁、２Ｂ…底壁、２Ｃ…開口部、２Ｄ…粒子衝突部、３…電離体捕集部、１０…捕集装置、１２…容器本体、１２Ａ…周壁、１２Ｂ…底壁、１２Ｃ…開口部、１２Ｄ…粒子衝突部、１３…突起、２０…捕集装置、２２…容器本体、２２Ａ…周壁、２２Ｂ…底壁、２２Ｃ…開口部、２２Ｄ…粒子衝突部、２３…電離体捕集部、２３ａ、２３ｂ…分割層、３０…捕集装置、３１…容器本体、３３…電離体捕集部、Ａ…固体微粒子、Ｂ…電離体。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】