広視野ＭｅＶガンマ線望遠鏡気球実験による銀河面核ガンマ線観測

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16J08498
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 竹村 泰斗 京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2016-04-22 – 2019-03-31
• Keywords: MeVガンマ線 / SMILE / 気球実験 / ETCC / 機器開発

Outline of Annual Research Achievements

我々は高品質なガンマ線イメージングが可能な電子飛跡検出型コンプトンカメラETCCの開発を進めており、このETCCを用いた気球実験SMILEを進めている。
昨年度にて、かに星雲・銀河中心陽電子消滅線を観測することでETCCの天体イメージング能力を実証することを目的とした気球実験SMILE-2+が採択された(2018年春オーストラリア打ち上げ)。SMILE-II ETCCではSMILE-2+の目的を達成するにあたり有効面積やPSF等の性能値が十分ではなかったため、新たなETCCを開発する必要となった。
今年度、私はそのSMILE-2+ ETCCの設計・開発を主に担当し進めてきた。ETCCはガス検出器とシンチレータ検出器を組み合わせたガンマ線望遠鏡であるが、従来のETCCはガス容器外にシンチレータ検出器を配置していた。SMILE-2+ ETCCでは300 keV以上のガンマ線に対する有効面積とPSFを向上させるため、シンチレータ検出器を内部に配置する。そのため、シンチレータやドリフトケージは既存のものは使えず、ドリフトケージの開口率の向上や物質のアウトガスについて新しく考慮しなければならない。それらを考慮しドリフトケージの構造や素材・シンチレータ検出器位置の最適化を検討し、ドリフトケージと検出器冶具の作製を行った。検出器の組み立ては今年度5月からを予定しており、5月-7月においてドリフト電場形成やアウトガスに問題がないか、新たな構造においてETCCが期待通りの性能を示すか試験する。
また、ETCCのPSFはガス飛跡検出器で得られる電子飛跡の解析改良によっても向上する。今年度、電子飛跡のヒット情報と信号のTime Over Threshold(TOT)情報を用いた解析方法を模索したが、従来の解析方法よりもPSFが向上する結果には至っておらず、平成29,30年度への課題となっている。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

"研究実績の概要"で述べたようにSMILE-II+の打ち上げを2018年春に予定しており、現在、検出器(ETCC)部分やHK,二次電池など気球準備に際して大きな遅れはなく順調に進行している。しかし、飛跡解析はまだ十分と言い難く平成29年度以降の課題となっている。

Strategy for Future Research Activity

平成29年度はSMILE-II+気球準備、特にETCCの開発を主として研究を進めていく。
7月までにSMILE-II+用ETCCを構築し、実機における有効面積やPSFなどの性能値を評価する。
7月、8月は宇宙科学研究所にて環境試験を行う。
9月以降はかみ合わせ試験などシステム全体の最終調整を行う。
また、これらに並行してSMILE-II+用ETCC解析を開発する。

Research Products

• [Journal Article] Establishment of Imaging Spectroscopy of Nuclear Gamma-Rays based on Geometrical Optics (2017)
  • Author(s): T. Tanimori, Y. Mizumura, A. Takada, S. Miyamoto, T. Takemura, T. Kishimoto, S. Komura, H. Kubo, S. Kurosawa, Y. Matsuoka, K. Miuchi, T. Mizumoto, Y. Nakamasu, K. Nakamura, J. D. Parker, T. Sawano, S. Sonoda, D. Tomono, K. Yoshikawa
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 7 Pages: 41511-41523
  • DOI: 10.1038
• [Journal Article] Imaging Polarimeter for a Sub-MeV Gamma-Ray All-sky Survey Using an Electron-tracking Compton Camera (2017)
  • Author(s): S. Komura, A. Takada, Y. Mizumura, S. Miyamoto, T. Takemura, T. Kishimoto, H. Kubo, S. Kurosawa, Y. Matsuoka, K. Miuchi, T. Mizumoto, Y. Nakamasu, K. Nakamura, M. Oda, J. D. Parker, T. Sawano, S. Sonoda, T. Tanimori, D. Tomono, and K. Yoshikawa
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 839 Pages: 41-53
  • DOI: 10.3847
• [Presentation] SMILE34: MeVガンマ線望遠鏡による銀河面511keV観測気球実験 (2017)
  • Author(s): 竹村泰斗, 谷森達,高田淳史,水村好貴,古村翔太郎,岸本哲朗,吉川慶,中増勇真,中村優,谷口幹幸,水本哲矢,園田真也,窪秀利,黒澤俊介,身内賢太朗,澤野達也
  • Organizer: 日本物理学会第72回年次大会
  • Place of Presentation: 大阪大学
  • Year and Date: 2017-03-20
• [Presentation] SMILE: MeV gamma-ray imaging-spectroscopy with well-defined point spread function using gaseous electron-tracking Compton camera (2016)
  • Author(s): T. Takemura, T. Tanimori, A. Takada, H. Kubo, T. Mizumoto, Y. Mizumura, T. Sawano1, K. Nakamura, Y. Matsuoka, S. Komura, T. Kishimoto, M. Oda, S. Miyamoto, Y. Nakamasu, K. Yoshikawa, K. Miuchi, S. Kurosawa
  • Organizer: 11th INTEGRAL CONFERENCE
  • Place of Presentation: Amsterdam
  • Year and Date: 2016-10-10 – 2016-10-14
• [Presentation] MEMS技術による高ゲイン・高位置分解能μ-PICの開発 (2016)
  • Author(s): 竹村泰斗, 高田淳史, 谷森達, Parker JosephA, 水村好貴, 水本哲矢, 園田真也, 友野大, 古村翔太郎, 中増勇真, 吉川慶, 谷口幹幸, 中村優太, 松岡佳大, 中村輝石, 宮本奨平, 身内賢太朗, 澤野達哉
  • Organizer: 日本物理学会第71回年次大会
  • Place of Presentation: 宮崎大学
  • Year and Date: 2016-09-21