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ASTRO-E2衛星搭載用X線CCDカメラXISの開発 林田清、鳥居研一、並木雅章、白庄司貴之、東海林雅幸、勝田哲、宮田恵美、常深博 (阪大理), 堂谷忠靖、尾崎正伸 、村上弘志、市川喜徳、森尾一徹、狐塚正樹(JAXA)、 鶴剛、松本浩典、中嶋大、小山勝二(京大理), 北本俊二(立教大理)、粟木久光(愛媛大理)、 幸村孝由(工学院大), M.Bautz, S.Kissel, R.Foster, G.Ricker(MIT) 他 AstroE2-XISチーム 概要 ASTRO-E2衛星の５台のＸ線望遠鏡のうち４台の望遠鏡の焦点面にはＸ線ＣＣＤカメ ラＸＩＳが搭載される。優れた位置分解能とエネルギー分解能を兼ね備えたＸＩＳ は、同じくASTRO-E2衛星に搭載されるＸＲＳと相補的に10keV以下のエネルギー範 囲の観測をカバーする。同時に10keV付近でＨＸＤとオーバーラップするエネル ギーバンドに高い感度をもち広いエネルギー範囲でのＸ線スペクトル、Ｘ線イメー ジの観測を可能にする。 XRT XISの構成 ４台の望遠鏡の焦点面におかれるCCDカ メラとアナログエレクトロニクス(AE)、 デジタルエレクトロニクス(DE) DE CCD素子=CCID-41 Pixel Size:24mmx24mm Format:1024x1026pixel Frame Transfer Front side illuminated PPU PPU Bonnet AE/TCE Base XISの特徴 – 7keV以上でXMMを凌駕する大面積 – 高エネルギー分解能のXRSとの同時観測 （XRS後には唯一のソフトX線検出器） – HXDとオーバーラップするエネルギーバンド Astro-E1号機用XISからの主な変更点 – – – CCID17→CCID41 • 電荷注入機構の新規導入 • 基盤の厚み増加、表面BPSG層の追加 CCD保持機構の改良 較正用線源の追加 Sensor to DP MPU CCD素子の変更点 電荷注入機構と電荷転送効率測定用注入パターン Input gate S3 S1 S2 S3 S3 S1 S2 S3 Input diode Input Input diode gate S3 SCP IA1 IA1 IA2 IA2 IA3 IA3 Charge-injection register S1 S2 Fill Spill Imaging region Clock overlap S3 transition Frame-store region S3 closed Readout register １フレームあたり４ピクセルおきに 4列電荷を注入した場合のフレーム イメージ。電荷注入ピクセルのレベ ルを調べることで電荷転送効率の測 定ができる。 較正用線源1個→３個 Door Window Hinge Calibration source Bonnet 較正用55Fe線源としてコーナー照射用の１ 個に加えて、ドアの裏側に１個、コーナー 照射用にさらに１個が追加される。ドアの 裏側につけられる線源は、地上試験および ドア開けまでの軌道上試験で使用される。 両コーナーに照射される線源は、電荷注入 量の較正にも用いられる。 Calibration source Optical blocking filter CCD (imaging region) ドア開け前 CCD保持機構の改良 MIT-LL CCID41 CCD with Charge Injection Alumina Substrat e Flexprin t Au coated Cu Heatsink Torlon Standoffs ドア開け後 冷却用ペルチェ素子の個数を３個から１個 に減らし、冷却性能を保ったまま機械的強 度の向上を実現した。 55Fe照射のＸ線スペクトル測定例（CCD温度-90℃） FM S2カメラ segmentD Grade02346 FWHM=130eV at 5.9keV Readout noise=2.5eGain=3.785ev/ADU 一次噛み合わせ試験前の４台同時動作 試験 ＠宇宙研 2003年8月 FM S2カメラの軟Ｘ線較正試験 ＠阪大 2004年1月 ＊）平行して京大でも較正試験が 行われている 参考文献 Dotani et al., 2003, Proc. SPIE Vol.4851, p.1071-1079 Koyama, K. et al., 2001, ASP conf. vol.251, p.560-561 Hayashida et al., 2000, Proc. SPIE Vol. 4012, p.123-136 Hayashida et al., 1998, Proc. SPIE、Vol.3445, p.278-290