アルファ粒子X線分光計

APXS は、 Apache Web サーバーの拡張機能であるAPXS ( AP ache extension tool )の略語でもあります。

アルファ粒子X線分光計（APXS）は、サンプルに放射性源からのアルファ粒子とX線を照射した後、散乱したアルファ粒子と蛍光X線からサンプルの化学元素組成を分析する分光計です。 ^[1]サンプルの元素組成を分析するこの方法は、軽量、小型、最小限の電力消費を必要とする宇宙ミッションで最もよく使用されます。他の方法（質量分析法など）はより高速で、放射性物質を使用する必要はありませんが、より大きな電力を必要とする大型の装置が必要です。バリエーションとして、パスファインダーミッションなどで使用されているアルファ陽子X線分光計があり、これも陽子を検出します。

長年にわたり、このタイプの機器の改良版であるAPS（X線分光計なし）やAPXSがいくつか飛行してきました：サーベイヤー5-7、^[2] マーズ・パスファインダー、^[3] マーズ96、^[4] 火星探査ローバー、^[5] フォボス、^[6] マーズ・サイエンス・ラボラトリー、フィレー彗星着陸機^{[7] [8]} 。APS/APXSデバイスは、チャンドラヤーン2 月面ローバーを含むいくつかの今後のミッションに搭載される予定です。^[9]

APXSでは、アルファ粒子、陽子、X線など、いくつかの形態の放射線が使用されています。アルファ粒子、陽子、X線は、不安定な原子の放射性崩壊中に放出されます。アルファ粒子の一般的な発生源はキュリウム244です。これは5.8 MeVのエネルギーを持つ粒子を放出します。プルトニウム240の崩壊では、14 keVと18 keVのX線が放出されます。火星探査ローバーのアテナペイロードは、約30ミリキュリー（1.1  GBq ）の線源強度を持つキュリウム244を使用しています。^[10]

定義されたエネルギーのアルファ粒子の一部は、原子核と衝突すると検出器に後方散乱されます。180 °に近い角度でのラザフォード後方散乱の物理法則は、エネルギー保存と線形運動量保存です。これにより、アルファ粒子が衝突した原子核の質量を計算することができます。

軽い元素はアルファ粒子のエネルギーをより多く吸収しますが、アルファ粒子は重い原子核によってほぼ同じエネルギーで反射されます。散乱されたアルファ粒子のエネルギー スペクトルは、最初のアルファ粒子の 25% からほぼ 100% までのピークを示します。このスペクトルにより、特に軽い元素について、サンプルの組成を判定できます。後方散乱率が低いため、約 10 時間の長時間照射が必要になります。

アルファ粒子の一部は原子核に吸収されます。[アルファ、陽子] プロセスにより、検出される特定のエネルギーの陽子が生成されます。この方法では、ナトリウム、マグネシウム、シリコン、アルミニウム、硫黄を検出できます。この方法は、マーズ パスファインダー APXS でのみ使用されました。火星探査ローバーでは、陽子検出器が 2 番目のアルファ粒子センサーに置き換えられました。そのため、アルファ粒子 X 線分光計とも呼ばれます。

アルファ粒子は、原子の内殻 (K 殻と L 殻) から電子を放出することもできます。これらの空孔は外殻からの電子によって埋められ、特性 X 線が放出されます。このプロセスは粒子誘起 X 線放出と呼ばれ、比較的簡単に検出でき、重い元素に対して最高の感度と解像度を備えています。

• アルファ-X、フォボス1号とフォボス2号のDAS着陸機用。^{[6] [11]}
• ALPHA、火星96着陸機用。ドイツ、ロシア、米国の共同作​​業。^[12]
• マックス・プランク研究所とシカゴ大学が火星探査機「マーズ・パスファインダー」のために開発したアルファ陽子X線分光計。^[13]
• アルファ粒子X線分光計、スピリット（MER-A）とオポチュニティ（MER-B）火星探査ローバー用。^{[14] [15]}
• キュリオシティのアルファ粒子X線分光計（MSL）。キュリオシティのAPXSの主任研究者は、カナダのオンタリオ州グエルフ大学の物理学者ラルフ・ゲラートです。この装置はカナダ宇宙庁によって開発され、資金提供を受けており、運用はグエルフ大学と米国宇宙局によっても支援されています。^[16]
• アルファ粒子X線分光計、欧州宇宙機関のロゼッタ着陸機フィラエに搭載され、チュリュモフ・ゲラシメンコ彗星67Pを調査する。^[7]

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  火星の「ボナンザ キング」岩石 – 「ダスト除去ツール」で清掃(2014 年 8 月 17 日)。
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  火星の「ボナンザ キング」岩 –粉塵を撒き、最初の掘削作業が行われた (2014 年 9 月 11 日)。
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  火星の「ボナンザ キング」岩 - 緩い岩石のため掘削が停止 (2014 年 9 月 11 日)。
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  火星の「ボナンザ・キング」岩石 - APXS 分析(キュリオシティ探査車、2014 年 9 月 11 日)。

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• ウィキメディア・コモンズのアルファ粒子X線分光計 (APXS) に関連するメディア
• H. Wänke、J. Brückner、G. Dreibus、R . Rieder、I. Ryabchikov (2001)。「パスファインダー地点の岩石と土壌の化学組成」。スペースサイエンスレビュー。96 (1/4): 317–330。Bibcode : 2001SSRv ...96..317W。doi : 10.1023 /A:1011961725645。