イベント駆動型ＳＯＩピクセル検出器による大立体角Ｘ線監視観測の開拓

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26610047
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 鶴 剛 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (10243007)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: Ｘ線γ線天文学 / 突発天体 / 大立体角Ｘ線監視

Outline of Annual Research Achievements

歴史的な経緯からX線帯域，特に10keV以下の軟Ｘ線では大立体角監視装置と突発天体の観測実績は意外にも少ない．しかし，超新星爆発の瞬間のショックブレイクアウトＸ線を始め，豊富なサイエンスが存在する．その広大なディスカバリースペースを開拓することを最終目標とし，本研究は大立体角監視Ｘ線SOIPIXカメラを開発する．２次元符号化マスクを組み合わせて空間分解能0.01度，時間分解能1μ秒．0.3-40keVの広帯域，非同時計数による低バックグラウンド性能を5cm高のコンパクトなカメラサイズで実現する．
超新星ショックブレイクアウトＸ線のスペクトルは比較的ソフトであると考えられていり，素子の軟X線感度を向上させる必要がある．本Ｘ線SOIPIXは裏面照射型を採用しているので，裏面側の不感層をできるだけ薄くする必要がある．そこで，今年度はイオンインプラとレーザーアニーリングと，低温イオンインプラと低温アニーリングを行う２つのプロセスを開発し，評価を行った．その結果，両者ともほぼ1μm程度の不感層であることがわかった．この結果は投稿論文として出版予定である．さらに，低温CVDという方法にチャレンジをした．すでに保持していたベアチップに対して，プロセスを行った．現在評価中であるが，裏面における暗電流の分布に非一様性がある．本萌芽はここで終了するが，引き続き，この低温CVDとレーザーアニーリングのプロセスパラメーターチューニングを行い，不感層を薄くする努力を継続する．

Research Products

• [Journal Article] Electron Pattern Recognition using trigger mode SOI pixel sensor for Advanced Compton Imaging (2016)
  • Author(s): Shimazoe, K.; Yoshihara, Y.; Fairuz, A.; Koyama, A.; Takahashi, H.; Takeda, A.; Tsuru, T.; Arai, Y.
  • Journal Title: Journal of Instrumentation Volume: 11 Pages: id. C02030
  • DOI: 10.1088/1748-0221/11/02/C02030
• [Journal Article] Improvement of spectroscopic performance using a charge-sensitive amplifier circuit for an X-ray astronomical SOI pixel detector (2015)
  • Author(s): Takeda, A.; Tsuru, T. G.; et al.
  • Journal Title: Journal of Instrumentation Volume: 10 Pages: C06005
  • DOI: 10.1088/1748-0221/10/06/C06005
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] SOI Pixel Sensor for Gamma-Ray Imaging (2015)
  • Author(s): Shimazoe, Kenji; Atiqah, Fairuz; Yoshihara, Yuri; Koyama, Akihiko; Takahashi, Hiroyuki; Orita, Tadashi; Kamada, Kei; Takeda, Ayaki; Tsuru, Takeshi; Arai, Yasuo
  • Journal Title: Proceedings of International Workshop on SOI Pixel Detector (SOIPIX2015), Tohoku University, Sendai Volume: (none) Pages: arXiv150706743S
  • Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] A SOI-Based Low Noise and Wide Dynamic Range Event-Driven Detector for X-Ray Imaging (2015)
  • Author(s): Shrestha, Sumeet; Kamehama, Hiroki; Kawahito, Shoji; Yasutomi, Keita; Kagawa, Keiichiro; Takeda, Ayaki; Tsuru, Takeshi Go; Arai, Yasuo
  • Journal Title: Proceedings of International Workshop on SOI Pixel Detector (SOIPIX2015), Tohoku University, Sendai Volume: (none) Pages: arXiv150706747S
• [Journal Article] Study of the basic performance of the XRPIX for the future astronomical X-ray satellite (2015)
  • Author(s): Tamasawa, Koki; Kohmura, Takayoshi; Konno, Takahiro; Tsuru, Takeshi Go; et al.
  • Journal Title: Proceedings of International Workshop on SOI Pixel Detector (SOIPIX2015), Tohoku University, Sendai Volume: (none) Pages: arXiv150706868T
• [Journal Article] Light Dark Matter Search with SOIPIX (2015)
  • Author(s): Oka, Naoya; Miuchi, Kentaro; Tsuru, Takeshi G.; et al.
  • Journal Title: Proceedings of International Workshop on SOI Pixel Detector (SOIPIX2015), Tohoku University, Sendai Volume: (none) Pages: arXiv150706987O
• [Journal Article] Investigation of the Kyoto's X-ray Astronomical SOIPIXs with Double-SOI Wafer for Reduction of Cross-talks (2015)
  • Author(s): Ohmura, Shunichi; Tsuru, Takeshi Go; et al.
  • Journal Title: Proceedings of International Workshop on SOI Pixel Detector (SOIPIX2015), Tohoku University, Sendai Volume: (none) Pages: arXiv150805185O
• [Journal Article] A low-noise wide-dynamic-range event-driven detector using SOI pixel technology for high-energy particle imaging (2015)
  • Author(s): Shrestha, Sumeet; Kamehama, Hiroki; Kawahito, Shoji; Yasutomi, Keita; Kagawa, Keiichiro; Takeda, Ayaki; Tsuru, Takeshi Go; Arai, Yasuo
  • Journal Title: Proceedings of the SPIE Volume: 9593 Pages: id. 95930X
  • DOI: 10.1117/12.2188019
• [Presentation] Event driven type of SOI pixel sensors for future X-ray astronomy satellites (2016)
  • Author(s): T.G.Tsuru
  • Organizer: International Forum on Detectors for Photon Science (IFDEPS)
  • Place of Presentation: 河口湖
  • Year and Date: 2016-02-28 – 2016-03-01
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] X線天文衛星用 X線SOIPIX検出器の開発 (2015)
  • Author(s): 鶴 剛
  • Organizer: SOI新学術研究会
  • Place of Presentation: 浜松
  • Year and Date: 2015-12-01 – 2015-12-02
  • Invited
• [Presentation] X線Imagerの現状 (2015)
  • Author(s): 鶴 剛
  • Organizer: X線望遠鏡研究会2015
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2015-11-16 – 2015-12-01
  • Invited
• [Presentation] Recent progress in the development of Kyoto’s X-ray astronomy SOI pixel sensor - XRPIX (2015)
  • Author(s): T.G.Tsuru
  • Organizer: SPIE
  • Place of Presentation: San Diego
  • Year and Date: 2015-08-09 – 2015-08-13
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ブラックホールと宇宙の進化をSOI検出器で探る (2015)
  • Author(s): 鶴 剛
  • Organizer: 宇宙と素粒子の謎を解き明かす最先端の３次元半導体検出器
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2015-06-06 – 2015-06-06
  • Invited
• [Presentation] Kyoto's X-ray Astronomical SOI pixel sensor - XRPIX (2015)
  • Author(s): T.G.Tsuru
  • Organizer: International Workshop on SOI Pixel Detector (SOIPIX2015)
  • Place of Presentation: Sendai, Japan
  • Year and Date: 2015-06-02 – 2015-06-06
  • Int'l Joint Research / Invited