ブラックホールにX線でズームイン : 新概念干渉計の基礎開発と偏光・超高速精度分光観測

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20H00176
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 林田 清 大阪大学, 理学研究科, 准教授
• Project Period (FY): 2020
• Keywords: X線光学系 / X線タルボ干渉 / X線干渉計

Outline of Annual Research Achievements

多重像X線干渉計(MIXIM)の開発にあたり、昨年度までの課題の一つが撮像系としての有効面積であった。MIXIMとは、本質的にはマルチピンホールカメラであり、フレネル回折による像のぼけをタルボ干渉により防ぐというものである。昨年度までは、2枚の回折格子の位相を90度変えて重ね合わせて使用していたので、開口面積に対してX線の透過する面積はわずか4%程度になるという問題があった。そこで我々は、2枚の回折格子の代わりに、コード化マスクパターンを周期的に並べる多重コード化マスクを発案した。開口率が約50%の多重コード化マスクを計4種類製作し、これらを用いた実験をSPring-8 BL20B2において実施した。これらの実験で、多重コード化マスクに対してもタルボ干渉が起こることをはじめて実証した。これにより有効面積は、直交格子の場合に比べて15-26倍と、大幅に向上した。得られた干渉像を最適周期で重ねあわせた像に対してデコードを行い、像の再合成に成功し、角度分解能0.2秒角程度が得られた。MIXIMの検出器としては可視光用のCMOSセンサーを用いている。これまでの実験では、CMOSメーカー提供の検出器回路システムを用いていた。今年度は我々自身でMIXIM用に最適化した回路システムを開発し、これを用いて初めて放射光実験を行った。その結果、問題なくデータ取得が行えることを確認した。実験を通じて回路システムの改良点を洗いだせたことも、今年度の収穫の一つといえる。さらに、検出器の放射線体制の調査も行った。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記人しない。

Research Products

• [Journal Article] Sub-arcseconds to micro-arcsecond x-ray imaging with multi-image x-ray interferometer method (MIXIM) : concept and scalabe mission plans (2020)
  • Author(s): Hayashida, Kiyoshi ; Asakura, Kazunori ; Ishikura, Ayami ; Sakuma, Shotaro ; Hanasaka, Takashi ; Kawabata, Tomoki ; Yoneyama, Tomokage ; Noda, Hirofumi ; Okazaki, Koki ; Hanaoka, Maho ; Hattori, Kengo ; Sawagami, Kenmei ; Kamogawa, Wataru ; Nakajima, Hiroshi ; Matsuhita, Yusuke ; Mineta, Taisei ; Yoshimoto, Marina ; Hakamata, Tomohiko ; Ode, Yuichi ; Matsumoto, Hironori Tsunemi, Hiroshi, 他3名
  • Journal Title: Proceedings of the SPIE Volume: 11444 Pages: id. 114441C 12
• [Journal Article] Subsub-arcseconds x-ray imaging with multi-image x-ray interferometer module (MIXIM) : experimental results (2020)
  • Author(s): Asakura, Kazunori ; Hayashida, Kiyoshi ; Hanasaka, Takashi ; Kawabata, Tomoki ; Yoneyama, Tomokage ; Noda, Hirofumi ; Sakuma, Shotaro ; Okazaki, Koki ; Ishikura, Ayami ; Hanaoka, Maho ; Ide, Shuntaro ; Hattori, Kengo ; Matsumoto, Hironori ; Tsunemi, Hiroshi ; Awaki, Hisamitsu ; Nakajima, Hiroshi ; Hiraga, Junko S
  • Journal Title: Proceedings of the SPIE Volume: 11444 Pages: id. 114441D 13
  • DOI: 10.1117/12.2560772
• [Presentation] 多重化コード化マスクの導入によるMIXIMの有効面積拡大(2) (2021)
  • Author(s): 石倉彩美, 林田清, 朝倉一統, 佐久間翔太郎, 米山友景, 澤上拳明, 鴨川航, 岡崎貴樹, 野田博文, 花岡真帆, 服部兼吾, 松下友亮, 峯田大靖, 善本真梨那, 大出優一, 袴田知宏, 松本浩典
  • Organizer: 日本天文学会2021年春季年会
• [Presentation] 可視光用微小ピクセルCMOS検出器の荷電粒子に対する応答評価 (2021)
  • Author(s): 朝倉一統, 林田清, 佐久間翔太郎, 澤上拳明, 米山友景, 野田博文, 松本浩典, 小高裕和, 丹波翼, 高橋弘充, 中嶋大, 羽鳥聡, 久米恭, 水嶋慧
  • Organizer: 日本天文学会2021年春季年会
• [Presentation] Sub-arcseconds to micro-arcsecond x-ray imaging with multi-image x-ray interferometer method (MIXIM) : concept and scalabe mission plans (2020)
  • Author(s): Hayashida, Kiyoshi ; Asakura, Kazunori ; Ishikura, Ayami ; Sakuma, Shotaro ; Hanasaka, Takashi ; Kawabata, Tomoki ; Yoneyama, Tomokage ; Noda, Hirofumi ; Okazaki, Koki ; Hanaoka, Maho ; Hattori, Kengo ; Sawagami, Kenmei ; Kamogawa, Wataru ; Nakajima, Hiroshi ; Matsuhita, Yusuke ; Mineta, Taisei ; Yoshimoto, Marina ; Hakamata, Tomohiko ; Ode, Yuichi ; Matsumoto, Hironori Tsunemi, Hiroshi, 他3名
  • Organizer: SPIE Space Telescopes and Instrumentation 2020 : Ultraviolet to Gamma Ray
• [Presentation] Subsub-arcseconds x-ray imaging with multi-image x-ray interferometer module (MIXIM) : experimental results (2020)
  • Author(s): Asakura, Kazunori ; Hayashida, Kiyoshi ; Hanasaka, Takashi ; Kawabata, Tomoki ; Yoneyama, Tomokage ; Noda, Hirofumi ; Sakuma, Shotaro ; Okazaki, Koki ; Ishikura, Ayami ; Hanaoka, Maho ; Ide, Shuntaro ; Hattori, Kengo ; Matsumoto, Hironori ; Tsunemi, Hiroshi ; Awaki, Hisamitsu ; Nakajima, Hiroshi ; Hiraga, Junko S
  • Organizer: SPIE Space Telescopes and Instrumentation 2020 : Ultraviolet to Gamma Ray
• [Presentation] 超巨大ブラックホールの周辺を空間分解観測する多重像X線干渉計MIXIM計画 (2020)
  • Author(s): 林田清, 朝倉一統, 石倉彩美, 佐久間翔太郎, 米山友景, 野田博文, 澤上拳明, 鴨川航, 岡崎貴樹, 花岡真帆, 服部兼吾, 松下友亮, 峯田大靖, 善本真梨那, 大出優一, 袴田知宏, 松本浩典, 常深博, 中嶋大, 粟木久光, 寺島雄一, 川口俊宏, 伊藤琢博, 河野功, 五十里哲
  • Organizer: 宇宙科学技術連合講演会
• [Presentation] 微小ピクセル CMOSセンサによるX線検出データ処理システムの開発 (2020)
  • Author(s): 佐久間翔太郎, 林田清, 朝倉一統, 石倉彩美, 米山友景, 岡崎貴樹, 野田博文, 松本浩典, 小高裕和
  • Organizer: 日本天文学会2020年秋季年会
• [Presentation] 多重化コード化マスクの導入によるMIXIMの有効面積拡大 (2020)
  • Author(s): 石倉彩美, 林田清, 朝倉一統, 佐久間翔太郎, 米山友景, 岡崎貴樹, 野田博文, 花岡真帆, 服部兼吾, 澤上拳明, 松下友亮, 峯田大靖, 松本浩典
  • Organizer: 日本天文学会2020年秋季年会