2012 Fiscal Year Annual Research Report
宇宙硬Ｘ線精密撮像分光観測に向けた広帯域ＣＣＤカメラの開発研究
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24684010
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Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
中嶋 大 大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (70570670)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | X線天文 / 硬X線観測 / CCDカメラ |
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| Research Abstract |
本研究のカメラで使用するセンサScintillator-Deposited CCD (SDCCD)に対して、100MeV/u陽子線照射による放射線耐性評価実験を行った。SDCCDは通常のX線CCDにCsIシンチレータを貼り付けたセンサであり、従来型素子に比べて硬X線感度を向上させている。照射直後に得られたX線スペクトルから、特性X線ピーク波高値が低くなりエネルギー分解能が悪化していた。これに対して150時間の室温放置後に測定したデータはKα線とKβ線が分解できており、照射前データに対するピーク位置の変動も僅かである。次期X線天文衛星ASTRO-H搭載X線CCDカメラSXI用エンジニアリングモデル素子や、現在軌道上のすざく衛星X線CCDカメラXISと比較して同等ないし優れた性能を示すことが分かった。従来もアニーリングにより放射線損傷が軽減されることは知られていたが、今回の結果は従来考えられていたよりも低い温度かつ短い時間でアニール効果が見られた。本実験中は109Cdからの特性X線も同時照射していたので、今後CsIシンチレータで吸収されたイベントに対してもCTI等の性能がどのように変化したか解析し、2013年国際会議SPIE Optical Engineering + Applications で報告予定である。
高速低雑音読み出しASICについては、従来の2次のΔΣ型ADCを用いた素子に対して雑音性能を向上させるため、4次のΔΣ型ADCを用いた回路設計を行った。伝達関数シミュレーションによる正常動作を確認後、マスクレイアウト設計が完了した。今後はポストレイアウトシミュレーションを行った後に少量試作する予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
開発要素であるSDCCD素子とアナログデジタル混在ASIC素子について、前者は試作素子で一定の性能評価と放射線損傷実験を行い結果を学術論文にまとめている。後者は新規回路設計が終了し、平成25年度前半には製作開始する。以上のことから、3か年計画の最終段階では両者を接続してCCDカメラシステム全体が組み上げられると見込んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
SDCCD素子のシンチレータ部分で吸収されたイベントの解析アルゴリズムを確立するとともに、試作ASICの性能評価を行う。これによりまずカメラシステム全体のうち、雑音性能に大きく影響するアナログ部分の開発を完了させる。その後デジタル部分の整備に移る予定である。
当初予定していたデジタル信号処理回路基板を購入する必要がなくなったことで一部予算を次年度に使用することにした。その使用計画としては、SDCCD素子の追加試作費およびASIC素子のパッケージ製作費に回すことを考えている。より多くの素子を製作し性能評価を行うことで、仕様の最適化を行うことが可能となる。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
平成24年度で新規製作するASICの回路設計を当初平成24年10月に完了する見込みであったが、目標性能を達成するためには内部回路を当初予想よりも複雑にする必要があることが設計途中で明らかになった。それに伴い回路シミュレーション作業にも当初予想以上の時間を要し、結局回路設計全体の完了が平成25年2月になった。このため、次以降の作業も時間的にずれ込んた。
繰越経費の大部分はASICベアチップの製作に関わる物品費である。製作前後に関連分野研究者との打ち合わせを行う分の旅費を考慮している。
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Research Products
(11 results)
