Transcript 10 7 cts/s

RBMの現状報告
片岡、谷津、森井、河合 （東工大）
磯部 （NASDA）、 三原 （理研）
RBM（Radiation Belt Monitor）の目的
軌道上で荷電粒子のレートを常時モニタする
特に、SAA(South Atlantic Anomaly)周辺や
極近辺など、レートが異常に高い領域で
センサーを放電破壊から防ぐ
ISS軌道上の荷電粒子分布（1）
電子
(E > 40 keV, 500km)
SAA
陽子
(E > 30 keV, 400km)
阪大HPより
ISS軌道上の荷電粒子分布（2）
ISS軌道 (500 km, 51.6deg)
１日のうち
1000秒程度
電子
積分粒子数 （個/cm2/day）
殆どをSAAと
高緯度で被爆
陽子
最大時には
電子： ～ 107 cts/s
陽子： ～ 105 cts/s
粒子のエネルギー (MeV)
PINダイオードを用いたRBM （概念）
センサー
プリアンプ 整形増幅
計数トリガ
+HV
荷電粒子
やX線
PINダイオード
Cp
Scl in
MDP
RBM
フラグ
（高圧 OFF）
ASCA - RBMからの変更点
センサー
PINセンサー: 1×1cm×100mm
入射窓: Al 15mm
PINバイアス:
負極性 –12 V
プリアンプ
HIC （日本アビオ？）
整形増幅部
1×1cm×200mm
Al
50mm
正極性 ＋24 V
明星discrete
または A225
細かいパラメータ、回路構成 etc
要求される性能(1) - エネルギー閾値
エネルギー損失 (MeV)
Si 200μｍに電子・陽子が入射したときのエネルギー損失
陽子
電子
閾値は40keV以下
（余裕をみて 20 keV）
をめざす
入射エネルギー (MeV)
要求される性能(2) – 耐レート特性
電子の場合、最大のレートが 107 cts/s 以上に達する
(1) 高カウントレートで窒息しにくい回路
(2) ノイズ閾値は低く、なるべく「多く」数えたい
- プリアンプと整形回路の時定数を短くするほど有利
- 一方で、ノイズレベル（エネルギー閾値）は上がってしまう
RBM として最適な回路構成を決める（中嶋卒論）
RBM試作回路 （中嶋製）
+12V
プリアンプ
CS５１５
微分器
MA４０２
バッファ
MA４０４
HPK
S3580-02
時定数を変える
-12V
試作回路
エネルギー閾値
プリアンプ時定数
整形時定数
1 msec
2 msec
20 keV
10 keV
14keV
122keV
136keV
試験回路
(57Co)
122keV
参考：A225 (57Co)
エネルギー分解能
プリアンプ時定数 ｖｓ 分解能
整形時定数は 1 msec に固定
A225 (@59.5 keV)
試作RBM (@59.5 keV)
時定数（μｓ）
時定数 10μsec まで縮めることが可能
プリアンプのレート特性 （LEDのランダム照射）
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
102
10
3
104
10
106
5
1MHz程度の入力では、プリアンプは正常動作
（飽和しない限り）プリアンプの時定数に依存しない
整形時定数 ｖｓ 分解能
プリアンプ時定数は 10 msec に固定
A225 (@59.5 keV)
試作RBM(@59.5
(@59.5keV)
keV)
試作RBM
時定数 500 nsec 程度までOK
整形回路のレート特性 （LEDのランダム照射）
トリガ効率
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
102
104
106
入力パルスレート（cts/s）
500 nsec 程度まで微分の時定数短くすると better
MAXI-RBM構成
GSCコリメータ
RBM
コネクタ
PINセンサー部分
明星RBM-EM相当品
中嶋卒論を参照して
プリアンプ
50 msec (ASCA は 500 msec)
整形回路
0.5 msec (ASCA は 2 msec)
PINセンサー
明星RBM ノイズレベル
20 keV
20 keV
５７Co
光子イベント数
NOISE
0
50
100
エネルギー (keV)
150
50
100
エネルギー (keV)
ノイズレベルが やや高く、 30 keV 相当
150
明星RBM レート特性
LED 2 MeV相当（陽子を想定）
計数率 （％）
LED 100 keV相当（電子を想定）
102
104
入力レート（cts/s）
106
102
計数特性は非常に良い
LED 2 MeV, 106cts/s でも飽和せず
104
入力レート（cts/s）
106
まとめと今後の課題
- 試作回路を用いたstudy の結果、
RBMセンサーの仕様、回路構成は、ほぼ固まった
現状の明星RBMでは、ノイズレベルに不安が残る
（閾値を 30keV -> 20 keV に下げたい）
レート特性はほぼ OK
明星製RBMの性能向上と並行して、A225 の
タイミングパルスを検討（テスト基板作成中）
- NASDA の電子ビームを用いて、より現実に近いレート
（> 107 cts/s）での耐久試験を行う
プリアンプの飽和検出