超低バックグラウンドを実現するＡＤ変換器一体型の広帯域Ｘ線ＳＯＩ撮像分光器の開発

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 23340047
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 鶴 剛 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (10243007)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 新井 康夫 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 教授 (90167990)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: Ｘ線天文学 / 宇宙物理 / Ｘ線 / 検出器 / SOI

Outline of Annual Research Achievements

初期宇宙の銀河中心で超巨大ブラックホールが誕生する瞬間を捉え，超新星残骸や銀河団などの宇宙大規模高温プラズマの衝突によって起こる高エネルギー粒子加速を探査するためには，微弱な天体の硬X線精密分光撮像が必要である．従来の検出器では，分光能力の不足や衛星軌道上の放射線による高いバックグラウンドが問題となり，その実現が阻まれていた．そこで私たちはSOI(Silicon-On-Insulator)技術を応用した日本独自のアナログ・デジタルICと厚いX線検出部を持つ一体型シリコンピクセルSOI検出器「X線SOIPIX」でこの困難を打ち破り，ワイドバンドX線分光撮像天文学を開拓する．今年度は下記の成果を得た．
電荷有感アンプを備えたXRPIX3bの開発に成功した．XRPIX3のBPWの問題を解決し，17.8uV/eのゲインを得た．読み出しノイズ35eと6keVX線に対するエネルギー分解能320eV(FWHM)を達成した．

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Improvement of Spectroscopic Performance using a Charge-sensitive Amplifier Circuit for an X-Ray Astronomical SOI Pixel Detector (2015)
  • Author(s): Ayaki Takeda, Takeshi Go Tsuru, Takaaki Tanaka, Hiroyuki Uchida, Hideaki Matsumura, Yasuo Arai, Koji Mori, Yusuke Nishioka, Ryota Takenaka, Takayoshi Kohmura, Shinya Nakashima, Shoji Kawahito , Keiichiro Kagawa , Keita Yasutomi, Hiroki Kamehama, and Sumeet Shrestha
  • Journal Title: JINST Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Investigation of charge-collection efficiency of Kyoto's X-ray astronomical SOI pixel sensors, XRPIX (2014)
  • Author(s): Matsumura, Hideaki; Tsuru, Takeshi Go; Tanaka, Takaaki; Nakashima, Shinya; Ryu, Syukyo G.; Takeda, Ayaki; Arai, Yasuo; Miyoshi, Toshinobu
  • Journal Title: Nuclear Inst. and Methods in Physics Research, A Volume: 765 Pages: 183-186
  • DOI: 10.1016/j.nima.2014.05.025
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Investigation of Charge-Collection Efficiency of Kyoto's X-ray Astronomical SOI Pixel Sensor, XRPIX (2014)
  • Author(s): Matsumura, Hideaki; Tsuru, Takeshi Go; Tanaka, Takaaki; Nakashima, Shinya; Arai, Yasuo; Takeda, Ayaki; Mori, Koji; Nishioka, Yusuke; Takenaka, Ryota; Kohmura, Takayoshi
  • Journal Title: Suzaku-MAXI 2014: Expanding the Frontiers of the X-ray Universe, proceedings of a conference held 19-22 February, 2014 at Ehime University, Japan. Edited by M. Ishida, R. Petre, and K. Mitsuda Volume: 1 Pages: 176 - 176
• [Journal Article] Development and Performance of Kyoto's X-ray Astronomical SOI pixel (SOIPIX) sensor (2014)
  • Author(s): Tsuru, Takeshi G.; Matsumura, Hideaki; Takeda, Ayaki; Tanaka, Takaaki; Nakashima, Shinya; Arai, Yasuo; Mori, Koji; Takenaka, Ryota; Nishioka, Yusuke; Kohmura, Takayoshi; Hatsui, Takaki; Kameshima, Takashi; Ozaki, Kyosuke; Kohmura, Yoshiki; et al.
  • Journal Title: Proceedings of the SPIE Volume: 9144 Pages: 914412-1 - 7
  • DOI: 10.1117/12.2057158
• [Presentation] XRPIXの開発計画 (2014)
  • Author(s): 鶴 剛
  • Organizer: SOI新学術領域研究会
  • Place of Presentation: 金沢工業大学
  • Year and Date: 2014-11-26 – 2014-11-27
• [Presentation] SOI技術を用いた新型X線撮像分光器の開発10: 開発の現状 (2014)
  • Author(s): 鶴剛, 松村英晃, 武田彩希, 田中孝明 (京大理), 中島真也 (ISAS/JAXA), 新井康夫 (KEK), 森浩二, 竹中亮太, 西岡祐介 (宮崎大工), 幸村孝由 (東京理科大), 初井宇記, 尾崎恭介, 香村芳樹, 和賀井達也, 武井大 (理研), 亀島敬 (JASRI), 川人祥二, 香川景一郎, 安富啓太, 亀濱博紀, Sumeet Shrestha (静岡大電子工学研究所)
  • Organizer: 日本天文学会
  • Place of Presentation: 山形大学
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [Presentation] Development and Performance of Kyoto's X-ray Astronomical SOI pixel (SOIPIX) sensor (2014)
  • Author(s): Tsuru, Takeshi G.; Matsumura, Hideaki; Takeda, Ayaki; Tanaka, Takaaki; Nakashima, Shinya; Arai, Yasuo; Mori, Koji; Takenaka, Ryota; Nishioka, Yusuke; Kohmura, Takayoshi; Hatsui, Takaki; Kameshima, Takashi; Ozaki, Kyosuke; Kohmura, Yoshiki; Wagai, et al.
  • Organizer: SPIE Astronomical Telescopes and Instrumentation
  • Place of Presentation: モントリオール, カナダ
  • Year and Date: 2014-06-22 – 2014-06-27
• [Presentation] Development and Performance of Kyoto's X-ray Astronomical SOI pixel sensor (2014)
  • Author(s): T.G.Tsuru, H. Matsumura, A.Takeda, T.Tanaka (Kyoto U.), Y.Arai (KEK), K.Mori, Y.Nishioka, R.Takenaka (U. Miyazaki), T.Kohmura (Tokyo U. of Science), S.Nakashima (ISAS/JAXA), T. Hatsui, T. Kameshima, K.Ozaki, Y.Kohmura, T. Wagai, D.Takei (Riken), S. Kawahito (Shizuoka U.)
  • Organizer: FEE2014
  • Place of Presentation: Argonne National Labo, USA
  • Year and Date: 2014-05-20 – 2014-05-23