17 et 18 avril 2013Atelier du pôle du Système Solaire de l'IPSL 1 Développement d'un spectromètre de masse dédié à l'analyse des enveloppes neutres planétaires.

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1 17 et 18 avril 2013Atelier du pôle du Système Solaire de l'IPSL 1 Développement d'un spectromètre de masse dédié à l'analyse des enveloppes neutres planétaires NIMEIS Joël Becker Sous la direction de : François Leblanc et Jean-Jacques Berthelier

2 17 et 18 avril 2013Atelier du pôle du Système Solaire de l'IPSL 2 Léchappement atmosphérique : Mesurer le flux séchappant de Mars Échappement sous forme ionisé: mesuré par ASPERA-3/Mars Express Particules séchappant accélérées par le vent solaire Échappement neutre: pas de mesure directe, uniquement par la mesure du profil de densité Idéalement mesurer lénergie des particules neutres loin de la planète Quelles signatures autour de Mars ?

3 17 et 18 avril 2013Atelier du pôle du Système Solaire de l'IPSL 3 Quelles densités et énergies doit on mesurer? Processus thermiques et suprathermiques E suprathermique 2xE thermique Mesure de suprathermiques Différencier les processus Distinguer suprathermiques/thermiques Exosphère Au-dessus de lexobase, >200km sur Mars Densité <10 8 part.cm -3

4 17 et 18 avril 2013Atelier du pôle du Système Solaire de l'IPSL 4 Lexosphère de Mars Caractériser et comprendre léchappement Recombinaison dissociative Criblage Mesure de faibles densités et énergies Cipriani et al. (2007) Exemple de densités exosphériques autour de Mars (composante suprathermique) Yagi et al. (2012) 10 O/cm 3 100 O/cm 3 10 4 O/cm 3 Soleil Nord Simulation du nombre de coups pour NIMEIS _ _ _ _ RD de

5 17 et 18 avril 2013Atelier du pôle du Système Solaire de l'IPSL 5 NIMEIS : Performances Spectromètre de masse et énergie pour les neutres Neutre : 0eV à quelques dizaines deV Haute sensibilité source ionisation CNT 10 neutres particules/cm 3 Un mode haute résolution en masse : M/ΔM ~150 Un mode basse résolution en masse et énergie simultanée : M/ΔM ~30 E/ΔE ~10 Pour une gamme dénergie donnée : Mesures continues Champs de vue : 10°x10°

6 17 et 18 avril 2013Atelier du pôle du Système Solaire de l'IPSL 617 et 18 avril 2013Atelier du pôle du Système Solaire de l'IPSL 6 NIMEIS : Performances Spectromètre de masse et énergie pour les neutres Neutre : 0eV à quelques dizaines deV Haute sensibilité source ionisation CNT 10 neutres particules/cm 3 Un mode haute résolution en masse : M/ΔM ~150 Un mode basse résolution en masse et énergie simultanée : M/ΔM ~30 E/ΔE ~10 Pour une gamme dénergie donnée : Mesures continues Champs de vue : 10°x10°

7 17 et 18 avril 2013Atelier du pôle du Système Solaire de l'IPSL 7 NIMEIS : Optique Z X Y 25 cm 17 cm Déflecteur Lentille de focalisation dans le plan YZ facilitant la séparation des masses Séparation des énergies selon l'axe Y. Chaque faisceau correspond à une énergie. 5-15eV step 2eV Optique de focalisation et accélération. Source dionisation Lentille de focalisation dans le plan XY facilitant la focalisation sur le détecteur Poids : ~2kg

8 17 et 18 avril 2013Atelier du pôle du Système Solaire de l'IPSL 8 NIMEIS : Optique Potentiel du déflecteur est relié à la masse des particules Variation du potentiel en dent de scie Double déflexion pour éviter les temps morts 5 mm Z Y 40 mm 3 mm Z X Y Départ du chronomètre. Arrêt du chronomètre. Identification de l'énergie selon l'axe Y, détermination de la masse selon l'axe Z Résolution : Énergie 0.5eV sur 10eV Masse ~30

9 17 et 18 avril 2013Atelier du pôle du Système Solaire de l'IPSL 9 NIMEIS : Prototype Fabrication du prototype Source ionisation Héritage PALOMA Détecteur Galettes à micro canaux (MCP) Positionnement

10 17 et 18 avril 2013Atelier du pôle du Système Solaire de l'IPSL 10 NIMEIS : Source dionisation Utilisation de nano tubes de carbone pour extraire des électrons Consommation très réduite Collaboration avec Ajou Université(Corée du Sud) Objectifs : Obtenir un courant de 100µA/cm² Potentiel dextraction de lordre de 150V Énergie des électrons ~100eV Énergie moyenne pour un maximum dionisation Troisième prototype Grille G0 avec 100 trous de diamètre 500µm. Tests réalisés à Ajou Université CNT G0 Anode G1 Collecteur

11 17 et 18 avril 2013Atelier du pôle du Système Solaire de l'IPSL 11 NIMEIS : Source dionisation Analyse des résultats Définition nouveau modèle Optimisation en court Possibilité, mesure énergie des électrons Conception et tests dune source pour NIMEIS CNT potential (V) Vue de la grille G0 Courant collecteur Courant extraction CNT Courant anode

12 17 et 18 avril 2013Atelier du pôle du Système Solaire de l'IPSL 12 NIMEIS : Travail futur Tests et calibration du prototype de NIMEIS Finalisation des tests du montage dextraction délectrons Conception mécanique de la source dionisation Couplage du prototype et la source dionisation

13 17 et 18 avril 2013Atelier du pôle du Système Solaire de l'IPSL 13 Processus suprathermiques Criblage Interaction vent solaire/ions de latmosphère proche de lexobase Cascade de collisions Formation O, CO 2 et produits N 2 et Ar Recombinaison dissociative Ionisation dune molécule neutre de latmosphère due à linteraction dun photon solaire avec celui-ci Recombinaison dissociative, réactions plus importantes: Cipriani et al. (2007)

14 17 et 18 avril 2013Atelier du pôle du Système Solaire de l'IPSL 14 NIMEIS : Objectifs instrumentaux Caractérisation des particules de latmosphère/exosphère Approche : spectromètre de masse avec haute sensibilité Objectif : composition de latmosphère Caractérisation des mécanismes déjection Approche : mesure de la masse et de lénergie des particules Objectif : relations atmosphère/exosphère Caractérisation de la distribution spatiale de lexosphère Approche : haute résolution temporelle Objectif : liens entre surface/atmosphère/magnétosphère