宇宙観測用半導体Ge:Gaアレイ遠赤外線検出器の過渡応答メカニズムの全容解明

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15740123
• Research Institution: Japan Aerospace Exploration Agency
• Principal Investigator: 金田 英宏 独立行政法人宇宙航空研究開発機構(宇宙研), 赤外・サブミリ波天文学研究系, 助手 (30301724)
• Keywords: 遠赤外線検出器 / 宇宙観測用検出器 / 半導体Ge:Ga / アレイ検出器 / 光過渡応答 / グリッチ過渡応答

Research Abstract

本年度は、半導体Ge:Gaアレイ遠赤外線検出器を用いて、放射線hittingに対するグリッチ過渡応答と、遠赤外線信号の時間変動に対する光過渡応答を測定した。Ge:Ga素子は、ASTRO-F衛星用に開発された、所内既存の3×20ピクセルのモノリシックGe:Gaアレイ検出器を使用した。
まず、平成15年7月23-25日に放射線医学総合研究所のHIMAC(重粒子イオン加速器)を用いて、100MeVのプロトンビームをアレイ検出器に照射した。本試験に望むに当たっては、コバルト60アイソトープなどを用いた予備試験を行い、測定系などの事前準備に時間を費した。本試験では、とくに低強度のプロトン照射に対して、hitting eventに対するglitch過渡応答を2種類の遠赤外線強度レベルで取得、アレイに対し正面と45度の傾きの2方向からの照射を行った。試験後・データ解析を進め、glitch profileの統計的処理、および検出器ピクセル間のクロストークを調べ、実験の成果を天文学会で発表した。
また、本年度後半より、遠赤外線内部光源とマスク駆動システムの構築を進めた。マスクパターンのシフトステージについては、当初の計画どおり、所内で実績のある住友重機製の小型ステッピングモーターを駆使して設計、製作した。アレイ検出器と駆動光源システム全体を、名古屋大学理学部の大型冷却チャンバーを利用して冷却し、低温での光学系アラインメント調整を行った。平成16年1月より本格的に実験を開始し、光源をシフトさせて、アレイ全面を像が移動したときの検出器の光過渡応答を測定した。この初期成果についても天文学会で発表した。
これらの実験を進める同時に、過去に行われた過渡応答に対する研究の成果や、アレイ検出器の動作特性をまとめたものを、ESA-SPやSPIE、Applied Opticsの論文として発表した。

Research Products

• [Publications] H.Kaneda: "Laboratory measurements of transient behavior of stressed Ge:Ga detector"ESA SP. 481. 371 (2003)
• [Publications] S.Matsuura: "Monolithic Ge:Ga two-dimensional array detector for FIS instrument on ASTRO-F"SPIE. 4850. 902-909 (2003)
• [Publications] M.Fujiwara: "Development of a gallium-doped germanium far-infrared photoconductor direct hybrid two-dimensional array"Applied Optics. 42・12. 2166-2173 (2003)