X線光学における能動光学系の応用

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14654039
• Research Institution: Rikkyo University
• Principal Investigator: 北本 俊二 立教大学, 理学部, 教授 (70177872)
• Keywords: ブラックホール / X線 / 電子散乱 / 多層膜 / 補償光学 / 降着円盤 / 撮像

Research Abstract

X線光学における能動光学系の応用のためには、反射鏡、波面センサー、可変形状鏡、X線検出器それから、X線可視光分離フィルターを開発する必要がある。本研究では、X線可視光分離フィルターの開発が主である。それと供に、実験的に能動光学系の実現、裏面照射CCD内での電荷の振舞いを調べた。
X線可視光分離フィルターは、可視光の波面を壊さず反射すること、目標とする13.5nmの軟X線を充分透過させる事の両方を要求する。そのため、表面を0.2nm-rmsの粗さと4nm-rmsの形状誤差のドーナツ状のフレームを製作した。そこに150nm厚のZr泊を装着することで、試作品を完成させた。試作品はKEK-PFにてX線の透過率を測定し、13.5nmの軟X線では〜50%の透過率があることを確認した。
最も単純な能動光学系を実現させた。可視光レーザーとピンホールでほぼ理想的な球面波を作り、レンズにてほぼ平面波に変換する。その平面波を可変形状鏡で反射させ、再度レンズにて、球面波に戻す。その反射波を波面センサーで測定する。可変形状鏡で作成した波面を測定し、その波面を再現するように、波面センサーのデータを使い能動光学系として動作させた結果、3nm-rmsの精度で再現することが出来る事を確かめた。
検出器として使用する、裏面照射CCD内での電子の振る舞いを調べた。CCDは基板とエピタキシャル層で構成される。基盤中で生成した電荷は広がるとともに、電荷損失が生じる。エピタキシャル層で生成された電荷の電荷損失はほとんど無い。さらにエピタキシャル層は空乏層と中性領域から構成されるが、中性領域での電荷はある程度広がるが、空乏層での電荷はCCDのピクセルに比べて広がりははるかに小さいことがわかった。広がったイベントは、その広がりを利用して、CCDのピクセルよりも細かい位置決定が可能である。

Research Products

• [Publications] S.Kitamoto et al.: "Soft X-ray transmission of optical blocking filters for the X-ray CCD cameras onboard Astro E-2"NIMA. 205. 683-687 (2003)
• [Publications] S.Kitamoto et al.: "Development of an ultrahigh-precision x-ray telescope with an adaptive optics system"Proc.of SPIE. V5037. 294-301 (2003)
• [Publications] Kitamoto et al.: "X-ray Line Profile of Early Type Stars"Proc.of "X-ay and Radio Emission of Young Stars". 114-121 (2003)
• [Publications] Yamamoto et al.: "Diagnostics of the X-ray Emission Mechanism with Line Profile Observed with Chandra"Proc.of "X-ay and Radio Emission of Young Stars". 122-129 (2003)
• [Publications] Kitamoto et al.: "Soft X-ray Transmission of Optical Blocking Filters for the X-Ray CCD Camera onboard Astro E2"Proc.of SPIE. V5168. 376-383 (2003)
• [Publications] Kitamoto et al.: "Development of an Ultra-High Precision X-Ray Optics"Proc.of SPIE. V5169. 268-275 (2003)