Astro-E2衛星搭載用X線CCDカメラ(XIS)の軟X線領域における較正

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Astro-E2衛星搭載用X線CCDカメラ
(XIS)の軟X線領域における較正
勝田 哲、林田 清、鳥居研一、並木雅章、
東海林雅幸、松浦大介、宮内智文、
常深 博(阪大理)、幸村孝由(工学院大)、
片山晴善(JAXA)、他Astro-E2 XISチーム
XIS(X-ray Imaging Spectrometer)
XIS
5台のX線望遠鏡
Astro-E2衛星
太陽電池
~30cm
~4.5m
~1680kg
http://www.astro.isas.ac.jp/astroe/gallery
●XIS: Astro-E2衛星に搭載されるCCDカメラ。(5台のX線望遠
鏡のうちの4台の焦点面検出器)
●CCDの大きさ: 24mm×24mm(18分角×18分角に対応)
●特徴: 撮像と同時にX線光子1つ1つについてエネルギーを
測定できる。
●構成: EU1台、FM6台(4台のFI-CCDと2台のBI-CCD)
XISの較正試験

低エネルギー側(0.2-2.2 keV)を大阪大学、高エネルギー側
(1.5-15 keV)を京都大学が担当。
2003.12~2004.7
2004.7
2004.8
2005 夏
阪大での較正試験 (7台のXIS)
衛星に組み込んでの試験
熱真空試験
打ち上げ
今回の話の内容
真空チェンバー
1. XISのエネルギーの関数としての検出効率
2. データ処理の際の補正
X線発生装置
衛星からのデータ
データ処理
イベント選択
PH合成
~3m
解析に使うデータ
グレーティング
分散スペクトル

イベント抽出した画像
FWHM~5eV
O-Kα
(0.53keV)
C-Kα
(0.28keV)
分散方向
検出イベント数
エネルギー
projection
1a. 軟X線領域でのXIS検出効率較正
1. 比例計数管(PC)の検出効率
単色
3. FMの検出効率
XIS-EU or
XIS-FM
PC
分散X線
分散X線
スリット
斜入射較正法:垂直入射と45º入射の
検出強度の比から絶対効率を求める
分散X線をスリットを通さずに
XIS-CCDに照射する
FM-BI1
2. EU(Engineering Unit)の検出効率
XIS-EUのPCに対する相対効率測定
EU
単色
XIS-EU
分散X線
スリット
ON/OFF
PC
連続的なエネルギーに対
する検出効率の比
1b. 入射X線スペクトルの変化と
相対検出効率
同じ条件で測定した分散スペクトル
2004.2.4 (FM)
2003.12.30(EU)
E
Counts/8sec (log)
2004.4.5 (EU)
エネルギーEでの
2004.4 (EU)
相対検出効率
K(E)倍
2004.2 (FM)
2004.2 (EU)
y=at+b
y=K(E)×(at+b)
2003.12(EU)
繰り返し同じ条件で測定
X線発生装置からのスペクトルが 稼働時間 [h]
X線発生装置の稼働時間の
滑らかな関数として変化する。
1c. XIS-EUとの相対検出効率
K(E)
FI1
K(E)
BI1
系統誤差: 5%以下
~1.1倍@0.6 keV
~80倍@0.28 keV
~10倍@0.6 keV
1d. XIS-FMの絶対検出効率
XIS FI1 QE
1
0.1
FI1-QE(Osaka)
FI1-QE(Kyoto)x0.8
0.01
FI1 QEmodel
1
10
Ex(keV)
d
c
b
a
2a. データ処理の際の補正
追跡ピクセル
赤線:追跡ピクセル、黒点線:先行ピクセル
a
PH [ADU]
c
拡大図
PH [ADU]
b
PH [ADU]
d
PH [ADU]
縦転送
読
み
出
し
口
横転送
先行ピクセル
2b. 電荷転送回数と漏れ出し量の関係
追跡ピクセルCenter [ADU]
BI1
Mn K
1回の転送当たり漏れる電荷の量(CTI)
-6
CTI = (4.5±0.3)×10 [ /Transfer ]
⇒X線の入射位置から追跡ピクセルに漏れた電荷量
がわかるので、それを中心ピクセルに戻すこと可能
縦方向の転送回数
2c. 電荷漏れ補正
補正前
補正後
PH [ADU]
PH[ADU]
[ADU]
PH
赤線:追跡ピクセル
黒点線:先行ピクセル
PH
PH [ADU]
[ADU]
PH [ADU]
[ADU]
PH
補正後
補正前
下スプリットイベント
3連続イベント
(採択)
(不採択)
結果として実効的な検出効率
を10-20%(for BI-CCD)向上さ
せることに成功した
まとめ


Astro-E2衛星に搭載するX線CCDカメラ(XIS)の較
正実験を行った。
検出効率を求める際重要になるX線発生装置のス
ペクトル変化を考慮する新たな解析方法を開発した。
その結果EUとの相対値としては、統計誤差1%、系
統誤差5%以下で求めた。
BI-CCDの検出効率はEUの~80倍@0.28keV、~1.3倍@1.6keV。
FI-CCDについてはEUの~1.1倍@0.5keV。

電荷転送の際の電荷の漏れ出しの補正方法を確立
した。補正の結果実効的な検出効率を10~20%
(for BICCD)上げることに成功した。