Development and demonstration of ultra large and high sensitivity X-ray CCD coated with visible and UV light blocking film

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25287042
• Research Institution: Tokyo University of Science
• Principal Investigator: 幸村 孝由 東京理科大学, 理工学部物理学科, 准教授 (20365505)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 冨田 洋 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, その他部局等, 研究開発員 (30399547)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: Ｘ線CCD / Ｘ線 / 可視光線 / 紫外線 / 薄膜 / OBF / OBL / 遮光

Outline of Annual Research Achievements

今年度は、本研究で開発するCCDの実用化に向けて「①X線に対する性能評価」と，「②可視光遮光層のピンホールの対策」について評価実験を行った。
①については，本研究で試作したCCDに対して，KEKのフォトンファクトリーにおいて0.2-3.5keVの帯域の単色のX線を照射した実験データの解析を行った。評価項目は，衛星搭載品としてCCDで天体観測をする際に必要となる，エネルギー線形性，エネルギー分解能などのレスポンスと検出効率である。単色のX線に対するレスポンスが2個のガウス関数と定数という3成分のモデルで近似できることが分かった。また，SiのK吸収端(1.85keV)の前後で定数成分が3倍高くなることが分かり，2021年度に打ち上げる予定のひとみ衛星の代替機XARMに搭載するCCDの応答関数にも反映させる。検出効率はCCD表面の不感層となるAlの厚みについて，設計値100nmに対して，測定結果が、設計精度の範囲内の93nm程度という事が分かった。Siの厚みは設計値の20nmと測定の不確かさの範囲内で一致した。この検出効率の評価方法は，XARM衛星のCCDの検出効率の測定にも用いる。
また，本研究で新たに課題となったCCD素子にコーティングした可視光遮光用のアルミニウムにピンホールが生じる問題の対策を進めた。これまでの成膜方法を見直し，
新たな成膜方法でコーティングしたアルミニウム膜について，発生するピンホールの数と，数の経年変化を調べた。現段階では，成膜時のピンホールの数を抑えることはできるが，継時的には増加する傾向が見られた。実用化にはピンホール数の経年変化を防ぐことが不可欠であるため，厚みを変えることも含め、今後も引き続き検証実験を進める。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Soft X-ray Imager aboard Hitomi (ASTRO-H) (2018)
  • Author(s): Tanaka Takaaki、Uchida Hiroyuki、Nakajima Hiroshi、Tsunemi Hiroshi、Hayashida Kiyoshi、Tsuru Takeshi Go、Dotani Tadayasu
  • Journal Title: Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems Volume: 4 Pages: 1～1
  • DOI: 10.1117/1.JATIS.4.1.011211
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Development of a 32-channel ASIC for an X-ray APD detector onboard the ISS (2018)
  • Author(s): Arimoto Makoto、Harita Shohei、Sugita Satoshi、Yatsu Yoichi、Kawai Nobuyuki、Ikeda Hirokazu、Tomida Hiroshi、Isobe Naoki、Ueno Shiro、Mihara Tatehiro、Serino Motoko、Kohmura Takayoshi、Sakamoto Takanori、Yoshida Atsumasa、Tsunemi Hiroshi、Hatori Satoshi、Kume Kyo、Hasegawa Takashi
  • Journal Title: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment Volume: 882 Pages: 138～147
  • DOI: 10.1016/j.nima.2017.09.003
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Measurements of resonant scattering in the Perseus Cluster core with Hitomi SXS* (2018)
  • Author(s): Hitomi Collaboration、Aharonian Felix、...、Kohmura Takayoshi...、et al (他191名）
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 70 Pages: 10-10
  • DOI: 10.1093/pasj/psx127
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Temperature structure in the Perseus cluster core observed with Hitomi* (2018)
  • Author(s): Hitomi Collaboration、Aharonian Felix、...、Kohmura Takayoshi...、et al (他191名）
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 70 Pages: 11-11
  • DOI: 10.1093/pasj/psy004
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Atomic data and spectral modeling constraints from high-resolution X-ray observations of the Perseus cluster with Hitomi* (2018)
  • Author(s): Hitomi Collaboration、Aharonian Felix、...、Kohmura Takayoshi...、et al (他191名）
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 70 Pages: 12-12
  • DOI: 10.1093/pasj/psx156
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Hitomi observation of radio galaxy NGC1275: The first X-ray microcalorimeter spectroscopy of Fe-Kα line emission from an active galactic nucleus* (2018)
  • Author(s): Hitomi Collaboration、Aharonian Felix、...、Kohmura Takayoshi...、et al (他191名）
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 70 Pages: 13-13
  • DOI: 10.1093/pasj/psx147
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Search for thermal X-ray features from the Crab nebula with the Hitomi soft X-ray spectrometer* (2018)
  • Author(s): Hitomi Collaboration、Aharonian Felix、...、Kohmura Takayoshi...、et al (他191名）
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 70 Pages: 14-14
  • DOI: 10.1093/pasj/psx072
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Hitomi X-ray observation of the pulsar wind nebula G21.5-0.9 (2018)
  • Author(s): Hitomi Collaboration、Aharonian Felix、...、Kohmura Takayoshi...、et al (他191名）
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 70 Pages: 1-16
  • DOI: 10.1093/pasj/psy027
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Hitomi X-ray studies of giant radio pulses from the Crab pulsar* (2018)
  • Author(s): Hitomi Collaboration、Aharonian Felix、...、Kohmura Takayoshi...、et al (他191名）
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 70 Pages: 13-13
  • DOI: 10.1093/pasj/psx083
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Hitomi observations of the LMC SNR N132D: Highly redshifted X-ray emission from iron ejecta* (2018)
  • Author(s): Hitomi Collaboration、Aharonian Felix、...、Kohmura Takayoshi...、et al (他191名）
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 70 Pages: 16-16
  • DOI: 10.1093/pasj/psx151
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Glimpse of the highly obscured HMXB IGRJ16318-4848 with Hitomi* (2018)
  • Author(s): Hitomi Collaboration、Aharonian Felix、...、Kohmura Takayoshi...、et al (他191名）
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 70 Pages: 17-17
  • DOI: 10.1093/pasj/psx154
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] In-orbit performance of the soft X-ray imaging system aboard Hitomi (ASTRO-H)* (2018)
  • Author(s): Hitomi Collaboration、Aharonian Felix、...、Kohmura Takayoshi...、et al (他191名）
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 70 Pages: 21-21
  • DOI: 10.1093/pasj/psx116
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] X線天文衛星代替機(XARM) 搭載の軟Ｘ線撮像装置の開発状況 (2018)
  • Author(s): 幸村孝由, 林田清, 冨田洋, 森浩二, 岡島崇, 中嶋大, 鶴剛, 田中孝明, 内田裕之, 村上弘志, 山内誠, 廿日出勇, 萩野浩一, 石田学, 前田良知, 内山秀樹, 山岡和貴, 松本浩典, 信川正順, 信川久美子, 平賀純子, 小林翔悟, 堂谷忠靖, 尾崎正伸, 常深博, 他 XARM 軟X線撮像装置開発チーム
  • Organizer: 日本物理学会第73回年次大会
• [Presentation] 次世代型X線撮像分光器XRPIXの陽子線損傷実験および回路損傷部分の究明 (2018)
  • Author(s): 鑓田敬吾, 幸村孝由, 萩野浩一, 小木曽拓, 大野顕司, 根岸康介, 笹木彬礼, 鈴木雄太, 萩谷幸平, 吉木知, 玉澤晃希, 鶴剛, 田中孝明, 内田裕之, 松村英晃, 立花克裕, 林秀輝, 原田颯大, 武田彩希, 森浩二, 西岡祐介, 武林伸明, 横山聖真, 福田昂平, 新井康夫, 三好敏喜, 岸本俊二, 倉知郁生, 濱野毅, 他SOIPIXグループ
  • Organizer: 日本物理学会第73回年次大会
• [Presentation] Ｘ線天文衛星搭載用イベント駆動型SOIピクセル検出器における分光性能向上のための研究開発 (2018)
  • Author(s): 武田彩希, 森浩二, 西岡祐介, 武林伸明, 横山聖真, 福田昂平, 鶴剛, 田中孝明, 松村英晃, 立花克裕, 林秀輝, 原田颯大, 幸村孝由, 萩野浩一, 大野顕司, 根岸康介, 鑓田敬吾, 新井康夫, 倉知郁生, 中島真也, 川人祥二, 香川景一郎, 安富啓太, 亀濱博紀, Sumeet Shersetha, 他SOIPIXグループ
  • Organizer: 日本物理学会第73回年次大会
• [Presentation] X線天文衛星代替機(XARM)搭載軟X線撮像装置の開発 (2018)
  • Author(s): 冨田洋, 石田学, 前田良知, 堂谷忠靖, 尾崎正伸 , 林田清, 中嶋大, 松本浩典, 常深博 , 森浩二, 山内誠, 廿日出勇 , 鶴剛, 田中孝明, 内田裕之, 小林翔悟 幸村孝由, 萩野浩一 , 岡島崇, 村上弘志, 内山秀樹, 山岡和貴, 信川正順, 信川久実子, 平賀純子, 他 XARM 軟X線撮像装置開発チーム
  • Organizer: 日本天文学会 2018年春季大会
• [Presentation] Ｘ線天文衛星「ひとみ」搭載軟Ｘ線撮像検出器 SXI における日照中の校正線源からの輝線中心値の変動調査と光漏れ経路の検討 (2018)
  • Author(s): 本田大悟, 別府達彦, 金丸善朗, 佐藤仁, 森浩二, 山内誠, 廿日出勇 , 林田清, 中嶋大, 松本浩典, 常深博 , 冨田洋, 石田学, 前田良知, 堂谷忠靖, 尾崎正伸, 鶴剛, 田中 孝明, 内田裕之, 小林翔悟 , 村上弘志, 信川正順, 信川久実子, 幸村孝由, 萩野浩一 , 平賀純子, 内山秀樹, 山岡和貴, 岡島崇, 他 XARM 軟Ｘ線撮像装置開発チーム
  • Organizer: 日本天文学会 2018年春季大会
• [Presentation] X 線天文衛星代替機 (XARM) 搭載 Soft X-ray Imager (SXI) に向けた小型試作 CCD の性能評価 (2018)
  • Author(s): 大西里実、岩垣純一、中嶋大、林田清、松本浩典, 常深博 、鶴剛、田中孝明、内田裕之、 小林翔悟 、冨田洋、堂谷忠靖、尾崎正伸 、森浩二、山内誠、廿日出勇 、幸村孝由、萩野浩一 、 村上弘志、内山秀樹、山岡和貴、信川正順、信川久実子、平賀純子、他 XARM SXI 開発チーム
  • Organizer: 日本天文学会 2018年春季大会
• [Presentation] 軟Ｘ線から硬Ｘ線の広帯域を高感度で撮像分光する小型衛星計画 FORCE の現状 (6) (2018)
  • Author(s): 森浩二, 武田彩希, 村上弘志, 寺田幸功, 久保田あや, 中澤知洋, 馬場彩, 谷津陽一, 幸村孝由, 萩野浩一, 小高裕和, 中島真也, 内山泰伸, 斉藤新也, 北山哲, 高橋忠幸, 石田学, 渡辺伸, 飯塚亮, 古澤彰浩, 鶴剛, 上田佳宏, 田中孝明, 内田裕之, 小林翔悟, 松本浩典, 中嶋大, 常深博, 信川正順, 太田直美, 伊藤真之, 他 FORCE WG
  • Organizer: 日本天文学会 2018年春季大会
• [Presentation] SOI 技術を用いた新型 X 線撮像分光器の開発 27:これまでの到達点と今後の開発 (2018)
  • Author(s): 鶴剛，田中孝明，内田裕之，松村英晃，林秀輝，立花克裕，原田颯大，川人祥二，香川 景一郎，安富啓太，Sumeet Shrestha，中西駿太，亀濱博紀，新井康夫，倉 知郁生，森浩二，武田彩希，西岡祐介，武林伸明，横山聖真，福田昂平 ， 幸村孝由，萩野浩一，大野顕司，根岸康介，鑓田敬吾
  • Organizer: 日本天文学会 2018年春季大会
• [Presentation] SOI技術を用いた新型X線撮像分光器の開発28:サブピクセルレベルでのX線応答評価 (2018)
  • Author(s): 大野顕司, 幸村孝由, 萩野浩一, 小木曽拓, 根岸康介, 鑓田敬吾 , 鶴剛, 田中孝明, 松村英晃, 立花克裕, 林秀輝, 原田颯大 , 武田彩希, 森浩二, 西岡祐介, 武林伸明, 横山聖真, 福田昂平, 新井康夫, 倉知郁生 , 三好敏喜, 岸本俊二, 他 SOIPIX グループ
  • Organizer: 日本天文学会 2018年春季大会
• [Presentation] X線天文衛星搭載を目指したSOIピクセル検出器の大面積素子におけるイベント駆動読み出しの評価 (2017)
  • Author(s): 武田彩希, 森浩二, 西岡祐介, 武林伸明, 横山聖真, 福田昂平, 鶴剛, 田中孝明, 松村英晃, 立花克裕, 林秀輝, 原田颯大, 幸村孝由, 大野顕司, 根岸康介, 鑓田敬吾, 新井康夫, 中島真也, 川人祥二, 香川景一郎, 安富啓太, 亀濱博紀, Sumeet Shrestha, 他SOIPIXグループ
  • Organizer: 日本物理学会2017年秋季大会
• [Presentation] 軟X線に対するX線用SOIPIX検出器のサブピクセルレベルの検出効率の評価 (2017)
  • Author(s): 根岸康介, 幸村孝由, 萩野浩一, 小木曽拓, 大野顕司, 鑓田敬吾, 鶴剛, 田中孝明, 松村英晃, 立花克裕, 林秀輝, 森浩二, 西岡祐介, 武田彩希, 武林伸明, 横山聖真, 福田昂平, 新井康夫, 三好敏喜, 岸本俊二, 他SOIPIXグループ
  • Organizer: 日本物理学会2017年秋季大会
• [Presentation] 軟Ｘ線から硬Ｘ線の広帯域を高感度で撮像分光する小型衛星計画 FORCE の現状 (5) (2017)
  • Author(s): 森浩二, 武田彩希, 村上弘志, 寺田幸功, 久保田あや, 中澤知洋, 馬場彩, 谷津陽一, 幸村孝由, 萩野浩一, 小高裕和, 中島真也, 内山泰伸, 斉藤新也, 北山哲, 高橋忠幸, 石田学, 渡辺伸, 飯塚亮, 古澤彰浩, 鶴剛, 上田佳宏, 田中孝明, 内田裕之, 小林翔悟, 松本浩典, 中嶋大, 常深博, 信川正順, 太田直美, 伊藤真之, 他 FORCE WG
  • Organizer: 日本天文学会 2017年秋季年会
• [Presentation] SOI技術を用いた新型X線撮像分光器の開発 24 : 裏面照射型X線SOIピクセ ル検出器の軟 X 線性能評価 (2017)
  • Author(s): 原田颯大, 鶴剛, 田中孝明, 内田裕之, 松村英晃, 立花克裕, 林秀輝, 武田彩希, 森浩二, 西岡祐介, 武林伸明, 横山聖真, 福田昂平, 新井康夫, 三好敏喜, 倉知郁生, 幸村孝由, 萩野浩一, 根岸康介, 大野顕司, 鑓田敬吾, 川人祥二, 香川景一郎, 安富啓太, 亀濱博紀, Sumeet Shrestha
  • Organizer: 日本天文学会 2017年秋季年会
• [Presentation] SOI 技術を用いた新型 X 線撮像分光器の開発 25: 大型 X 線 SOI ピクセル検出器のイベント駆動読み出しの評価 (2017)
  • Author(s): 林秀輝, 鶴剛, 田中孝明, 内田裕之, 松村英晃, 立花克裕, 原田颯大, 武田彩希, 森浩二, 西岡 祐介, 武林伸明, 横山聖真, 福田昂平, 新井康夫, 三好敏喜, 倉知郁生, 幸村孝由,萩野浩一, 根岸康介, 大野顕司, 鑓田敬吾, 川人祥二, 香川景一郎, 安富啓太, 亀濱博紀, Sumeet Shrestha
  • Organizer: 日本天文学会 2017年秋季年会
• [Presentation] SOI 技術を用いた新型 X 線撮像分光器の開発 22:X 線用 SOIPIX 検出器の放射線耐性の評価 (2017)
  • Author(s): 鑓田敬吾, 幸村孝由, 萩野浩一, 小木曽拓, 大野顕司, 根岸康介, 鶴剛, 田中孝明, 内田裕 之, 松村英晃, 立花克裕, 林秀輝, 原田颯大, 武田彩希, 森浩二, 西岡祐介, 武林伸明, 横山聖真, 福田昴平, 新井康夫, 三好敏喜, 倉知郁生, 濱野毅, 他 SOIPIX グループ
  • Organizer: 日本天文学会 2017年秋季年会
• [Presentation] SOI技術を用いた新型X線撮像分光器の開発 23:サブピクセルレベルでのX線応答評価 (2017)
  • Author(s): 大野顕司, 幸村孝由, 萩野浩一, 小木曽拓, 根岸康介, 鑓田敬吾, 鶴剛, 田中孝明, 内田裕 之, 松村英晃, 立花克裕, 林秀輝, 原田颯大, 武田彩希, 森浩二, 西岡祐介, 武林伸明, 横山聖真, 福田昴平, 新井康夫, 三好敏喜, 倉知郁生, 濱野毅, 他 SOIPIX グループ
  • Organizer: 日本天文学会 2017年秋季年会
• [Presentation] X 線天文衛星代替機 (XARM) 搭載の軟Ｘ線撮像装置の検討状況 (2017)
  • Author(s): 林田清, 冨田洋, 森浩二, 中嶋大, 松本浩典, 常深博, 田中孝明, 内田裕之, 鶴剛, 夏苅権, 山内誠, 廿日出勇, 村上弘志 , 信川正順, 幸村孝由, 萩野浩一, 平賀純子, 信川久美子、他 XARM 軟Ｘ線撮像装置開発準備チーム
  • Organizer: 日本天文学会 2017年秋季年会