シリコンドリフトチェンバーを用いた次世代高性能ガンマ線バースト検出器の開発

• Project/Area Number: 17684010
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Particle/Nuclear/Cosmic ray/Astro physics
• Research Institution: Aoyama Gakuin University
• Principal Investigator: 山岡 和貴 Aoyama Gakuin University, 理工学部, 助教 (00365016)
• Project Period (FY): 2005 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥14,170,000 (Direct Cost: ¥10,900,000、Indirect Cost: ¥3,270,000); Fiscal Year 2007: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2006: ¥8,060,000 (Direct Cost: ¥6,200,000、Indirect Cost: ¥1,860,000); Fiscal Year 2005: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: X線天文学 / 放射線、X線、粒子線 / 宇宙物理

Research Abstract

宇宙最大の爆発現象であるγ線バーストの電磁波放射機構の解明のため、新しいX線γ線検出器である、シリコンドリフト検出器(SDD)とシンチレータを組み合わせた、広帯域・高エネルギー分解能、高時間分解能をもつγ線バースト検出器を我々は開発中である。研究の3年目にあたる今年度は、多チャンネルSDD素子を読み出すための独自のアナログ集積回路(ASIC)の試作と性能評価を行ってきた。信号処理を小型化することは、衛星や気球などに搭載するに当たって省スペース化につながり、欠かすことができない技術となる。この集積回路は2. 95 mm X 2. 95 mmという大きさで8素子からの信号を独立に読み出すことができる。さらにシンチレータからの信号とSDDからの信号を弁別し、広帯域測定できる機能をもつ。このようなコンセプトで、JAXA宇宙科学研究本部などと協力のもと設計をすすめ、初めて試作を行ったが、動作するものを製作することができた。電力消費は全体で33 mWであり、極めて低電力である。 SDD 1素子(面積10mm^2)で読み出すことに成功し、6 keV X線光子に対して304±6 eV(半値幅)というエネルギーム解能を得た。目標値は200 eV以下であるため、まだ原因を追究中である。現在はSDD 7素子と接続して性能評価を実行中である。この2年間を通じてほぼ検出器実用化の見通しがたち、今後将来計画への搭載を目指す。

Research Products

• [Journal Article] Development of a gamma-ray burst detector based on silicon driftdetectors and scintillators (2007)
  • Author(s): K.Yamaoka, et. al.
  • Journal Title: Proceedings of SPIE 'UV, X-Ray, and Gamma-Ray Space Instrumentation for Astronomy XV' 6686
• [Journal Article] Development of the Next-generation GRB Detector Based on the Scilicon Drift Detector and Scintillator (2007)
  • Author(s): K.Yamaoka et al.
  • Journal Title: Swift and GRBs Unveiling the Relativistic Universe (In press)
• [Journal Article] Development of the Next-generation Gamma-ray Burst Detector based on the Silicon Drift Detector and Scintillator (2007)
  • Author(s): K.Yamaoka et al.
  • Journal Title: IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference (In press)
• [Presentation] Siドリフトチェンバーを用いた次世代ガンマ線バースト検出器の開発(III) (2007)
  • Author(s): 土士田 亨彬
  • Organizer: 日本天文学会2007年秋季年会
  • Place of Presentation: 岐阜大学
  • Year and Date: 2007-09-26
• [Presentation] Development of a gamma-ray burst detector based on silicon drift detectors and scintillators (2007)
  • Author(s): Kazutaka Yamaoka
  • Organizer: SPIE Optics and Photonics
  • Place of Presentation: San Diego Convention Center
  • Year and Date: 2007-08-26
• [Presentation] Development of a gamma-ray burst detector based on silicon driftdetectors and scintillators (2007)
  • Author(s): Satoshi Nakahira
  • Organizer: Gamma Ray Bursts 2007
  • Place of Presentation: Santa Fe Hilton Hotel