Transcript 2008春季（江村）
ガンマ線バースト偏光検出器ＧＡＰの 詳細設計と性能評価 金沢大学 江村尚美 村上敏夫 米徳大輔 藤本龍一 青山有加 児玉芳樹 藤本大史 理研 三原建弘 山形大学 郡司修一 門叶冬樹 目次 ガンマ線バースト(GRB)偏光検出機GAPのデザインの最適化 性能を左右するパラメータ → 検出効率 モジュレーションファクタ LD 宇宙空間でのGAPが受けるバックグラウンド 光子バックグラウンド(CXB) 粒子バックグラウンド(CR) 衛星本体からの散乱による影響 GAPによるGRBの偏光観測期待数 BATSEのカタログから1972イベントについてFluxと観測時間か ら計算する EGSシミュレーション hとMの関係 ①検出効率h 検出器に入射した光子のうち 偏光観測に使える光子の割合 ②モジュレーションファクタM d r02 (1 sin2cos2) d Nmax Nmin sin2の振幅 M Nmax Nmin 強度分布の平均 hを良くするためには、散乱体から吸収 体を見こむ立体角を大きくする 相反する！ Mを良くするためには、散乱体から吸 収体を見こむ立体角を小さくする EGSシミュレーションの結果 model1 model2 model3 35mm 70mm f140mm 検出効率h f50mm f50mm モジュレーションファクタM プラスチックシンチ レータのThreshold は7 keV プラスチックシンチ レータとCsIシンチ レータの同期イベン トを読み出す モデル3,4,5について テーパーが付くと… •反応する体積が減るのでhは減少する。 •Mの高い中心付近での散乱光がCsIまで届きやすくなりMは増加する。 •Mの低い外側付近の体積が減るので、Mは増加する。 検出可能最小偏光度 （MinimumDetectablePolarization） T 3 23 2hFS B1 MDP MDP MM hS FSTFT 100 %% h 100 LDレベル LD=10.5keV テーパーなし F:GRBのフラックス S:有効面積 B:バックグラウンド(CXB+CR) T:観測時間 M ηが大きいほど Energy [keV] テーパーあり LD=8.5keV 低い偏光度の光源でも 検出できる Energy [keV] テーパー加工でLDが改善された テーパーを付けるほ ど性能は良くなるが、 衛星に載せる検出器 として、安全な形 バックグラウンドのレートの見積もり 光子バックグラウンド（CXB） Gruber et al. (1999) ApJ, 520, 124 7.877 E–1.29 exp(-E/41.13) … (3 – 60 keV) N(E) = A (E/60)–6.5 + B (E/60)–2.58 + C (E/60)–2.05 … (> 60 keV) (A = 0.0259/60, B = 0.504/60, C = 0.0288/60) [photon/keV/cm2/sec/str] CsI : 67.9 [Hz/CsI] × 12枚 ＝ 815 [Hz] …30～300keV プラシンチ : 570 [Hz/Plastic] …7～300keV 粒子バックグラウンド N(E) = 2 x 10–4 [cts・n/cm2/s/str/MeV] CsI : 32.5 [Hz/CsI] × 12枚 ＝ 390 [Hz] プラシンチ : 193 [Hz] CsI プラシンチ 合計 光子BGD 815Hz(LD=30keV) 570Hz 1385Hz 粒子BGD 390Hz 193Hz 583Hz 1585Hz 1585Hz GRB (10photon/cm2/s) 衛星本体からの散乱光子の影響 GAP + 燃料タンク(Al) に入射 GAPのみに入射 GRB 燃料タンク(Al) のみに入射 タンクからの散乱 光子の影響は、 GRBのカウント の2％ 散乱光子 スラスタ用 燃料タンク GRBの偏光検出期待数 3 2 MDP M100% hFS BT 前方の立体角60度以内のGRB 前方の立体角30度以内のGRB hFST BATSEのカタログに掲載されて いる1972イベントのＧＲＢにつ いてFluxとT90を代入する。 金星まで約200日かけて接近する。 その後、通信が途絶えるまで運用 検出器の前方の立体角30度以内 GRBが40%の偏光度 運用1年で1.5event 60%の偏光度 3event 斜めから入射する場合 強度分布が検 出器の形状の 影響を受ける 補正を行い 偏光度を求める まとめ •テーパー加工を施すことでモジュレーションファクタMが良くなる →MDPが良くなる •テーパー加工を施すことでLDが改善される →実験から明らかになった •衛星本体からの散乱は見込む立体角が小さいため効かない •1年間の運用でGRBの偏光観測が可能 2010年5月 打ち上げ予定