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X線天文衛星「すざく」搭載X
線CCD(XIS)の現状報告
松本浩典(京大物理)
内山秀樹、小澤碧、信川正順、鶴剛、小山勝二(京大理)、中嶋大、
穴吹直久、林田清、常深博(阪大理)、馬場彩、尾崎正伸、堂谷忠靖
(JAXA/ISAS)、村上弘志、北本俊二(立教大理)、森浩二(宮崎大工)、
幸村孝由(工学院大)、平賀純子(理研)、他XISチーム
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目次
• Spaced-row Charge Injection (SCI)-OFF
キャリブレーション
– 各コラムのCTIを測定。
• SCI-ONキャリブレーション
– 各セグメントで平均したCTIを測定。
• コンタミ
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性能の変化
55Feライン幅(eV) 55Fe中心/5894eV
Spaced-row charge injection (SCI) 開始
もし何も対策をしなかったら、ゲインは下がり、分解能は
悪くなる。電荷転送効率が悪くなるため。
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電荷転送非効率CTI
X線イベントの元のパルスハイト(PH): P0
読み出されるPH: P’
1024 pix
1024 pix
Imaging Area
P0
i pix
(A)
Frame-store
region
(B)
(C)
(D)
1CCDは
4segment
(A) IAでの速い転送 CTI = Ca
(B) FSでの速い転送 CTI = Cb
(C) FSでの遅い転送 CTI = Cc
(D) 読み出し口への水平転送(Cd=0)
P’=P0 (1-Ca)i (1-Cb)1024-i (1-Cc)i
~P0 (1-iCa) (1-1024Cb+iCb)(1-iCc)
~P0 {1-i(Ca-Cb+Cc)-1024Cb}
=P0 (1-i C1 – 1024 C2)
P’
ここで、C1=Ca-Cb+Cc, C2=Cb
C1とC2が求まれば、読み出しPH (P’) から、
元のPH (P0) を知ることができる。
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CTIの測定(SCI-off)
チェッカーフラグ電荷注入法 (Nakajima et al. PASJ 2008)
CTIの増加: 電荷トラップによる
Test charge
… トラップの影響を受けたもの
Reference charge … トラップの影響なし
Reference – Test … CTI を表す (C1+C2)。
各コラムのC1、C2を求める
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C1とC2の切り分け
6.4
ライン中心(keV)
イメージ領域での
転送によるパルス
ハイトの減少は、
C1を表す。
6.35
SgrC領域の6.4keVライン
6.3
0
400
800
イメージ領域での転送回数
C1:C2
~6:4(FI)
4:6(BI)
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CTIのPH依存
CTI ∝ PH-βを仮定
β=0.2~0.4
β
いろいろな電荷量を
注入してβを求める。
XIS 0
XIS 1
XIS 2
XIS 3
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CTIの分布(SCI-OFF)
(C1)
XIS0 2006年7月 SCI-OFF
コラム番号(ActX)
(C1)
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コラム毎のCTI補正(SCI OFF)
較正線源(55Fe)の分解能
FWHM
205eV
178eV
XIS 2
XIS 0
Aug.2006
青矢印：
電荷注入を行った日
• セグメント毎のCTI補正
• コラム毎のCTI補正
• セグメント毎のCTI補正
• コラム毎のCTI補正
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エネルギースケール(SCI-OFF)
55Fe中心エネルギー(5895eV)
不定性+/-10eV
E0102 OVIII Kα中心エネルギー(653eV)
不定性+/-5eV
SCI-OFFキャリブレーション詳細は Ozawa et al. 2009, PASJ, すざく特集号
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Spaced-row Charge Injection
(SCI)
SCIするだけで、分解能が回復(210eV150eV @5.9keV; 2006年9月)
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SCI-ON:ゲインは複雑
55Fe パルスハイト
SCI地上実験結果
転送回数
電荷注入行からの距離に応じたCTIの変化を考慮
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ただし、チェッカーフラグCIを行なっていので、各セグメントで平均したCTI
エネルギースケール(SCI ON)
55Fe
2006/10
OVIII Kα
2008/8
XIS0
不定性 +/-10eV
2006/10
2008/8
XIS0
不定性 +/-5eV
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エネルギー分解能(SCI ON)
55Fe
OVIII line
SCI ONを行って、補正をかけ
ても、徐々に分解能は悪くなる。
低エネルギー側では、放射線損傷
による分解能の劣化は目立たない。
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SCI ONキャリブレーション詳細は、Uchiyama et al. 2009, PASJ, すざく特集号
コンタミ
XIS1 E0102
白:2005/8
赤:2006/8
XIS0のコンタミは、今でも少しずつ増加しているらしい。
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まとめ
• SCI-OFF キャリブレーション
– 各コラムのCTIを測定
– 詳細はOzawa et al. 2009, PASJ, すざく特集号
• SCI-ON キャリブレーション
– のこぎり状のCTIを考慮
– セグメントごとのCTIを測定
– 詳細はUchiyama et al. 2009, PASJ, すざく特集号
• コンタミネーションはまだ増加中
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