2018 Fiscal Year Annual Research Report
Study of dark matter using a advanced Compton camera with 3D-semiconductor detector
Project/Area Number |
17K14264
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Research Institution | Sendai National College of Technology |
Principal Investigator |
加賀谷 美佳 仙台高等専門学校, 総合工学科, 助教 (10783467)
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Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2019-03-31
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Keywords | 電子飛跡型コンプトンカメラ / SOIピクセル半導体検出器 / MeVガンマ線天文学 |
Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、sub-MeV領域の宇宙ガンマ線の観測を目的として、シリコンピクセル半導体を用いた電子飛跡型コンプトンカメラ開発を行った。平成30年度においては、散乱部に30μm ピッチのシリコンピクセル半導体(XRPIX2b)、吸収部に CsI (Tl) 結晶シンチレータを用いて、原理実証のためのプロトタイプ検出器を開発した。それぞれの検出部に用いる読出しボードの同期システムを開発し、入射したガンマ線が1層目でコンプトン散乱、同時に2層目で吸収された同時計数イベントの取得に成功した。原理実証試験としては、511 keV のガンマ線によるコンプトン散乱の際にはじき飛ばされる反跳電子の飛跡を検出できるかという観点で試験を行った。今回の測定試験では、ガンマ線の散乱方向が90度となるように検出器と線源を配置し、長い電子飛跡が得られる条件で測定を行った(511 keV のガンマ線が90度散乱した場合に予想される電子飛跡の飛程は数百μm 程度)。反応したピクセルの数やエネルギーによる選別などによって偶発事象を除き、反応したピクセルのデータを用いて電子の飛び出した方向を推定するプログラムを開発した。また、シミュレータ(Geant4)を用いて、実測のセットアップを再現し、シミュレーションと実証試験の結果を比較した。その結果、電子飛跡のイメージおよび電子の反跳方向が実測とシミュレーションと一致していることを確認できた。このことから、平成30年度では、開発したプロトタイプ検出器によって、511 keV ガンマ線がコンプトン散乱を起こした際の電子飛跡の検出に成功し、基本的な原理実証試験を達成できた。今後、様々な入射角度、散乱角での電子飛跡の検出について、実測とシミュレーションで評価を行う。
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Research Products
(2 results)