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先端技術を用いた応用範囲が広く高エネルギー分解能の硬X線・ガンマ線検出器の開発

研究課題

研究課題/領域番号 04554006
研究種目

試験研究(B)

配分区分補助金
研究分野 核・宇宙線・素粒子
研究機関東京大学

研究代表者

釜江 常好  東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (90011618)

研究分担者 池田 博一  高エネルギー物理学研究所, 助教授 (10132680)
高橋 忠幸  東京大学, 大学院・理学系研究科, 助手 (50183851)
常深 博  大阪大学, 理学部, 助教授 (90116062)
研究期間 (年度) 1992 – 1994
研究課題ステータス 完了 (1994年度)
配分額 *注記
15,100千円 (直接経費: 15,100千円)
1994年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
1993年度: 6,700千円 (直接経費: 6,700千円)
1992年度: 7,700千円 (直接経費: 7,700千円)
キーワードガンマ線天文学 / ASTRO-E / 放射線計測 / 無機シンチレータ / 波形弁別 / YAP / GSO / BGO / 天体観測 / 硬X線検出器 / シリコンPINダイオード / 井戸型フォスウイッチカウンタ / シンチレータ / シリコン検出器 / バックグランドの硬X線・ガンマ線検出器 / GSO結晶
研究概要

本研究では、広い応用範囲を持つものとして、硬X線あるいはガンマ線の領域で高い感度をもち、エネルギー分解能に優れた検出器の開発を行った。100keVから1MeVのエネルギー領域では、これまでNaI(Tl)にシンチレータが使われてきたが、我々はそれにかわる二つの新しい無機シンチレータ、GSOおよびYAPの開発を日立化学(GSO)、Inst.of Nuclear Physics,Minsk,Belarus(YAP)と共に、行った。得られたエネルギー分解能は662keVでGSOは7%程度(FWHM)、YAPは5.8%程度(FWHM)である。YAPの光量はNdI(Tl)の35%程度が得られている。10keVから100keVにいたるエネルギー範囲では、ガスプロポーショナルカウンタが良く使われるが、数10keVのX線に対しては検出効率が低くなるため適していない。本研究では、従来の数倍の厚みをもったPINダイオード(500ミクロンから1mm)の開発を行った。エネルギー分解能は3keV程度である。
これらの二つの技術をくみあわせ、シリコンPINダイオードを低エネルギー側の、YAPを高エネルギー側の検出器として用い、井戸型のBGOシンチレータのシールドに埋め込んだ複合型の検出器、井戸型フォスイッチカウンタの開発を行った。この検出器は、次期科学衛星ASTRO-Eの検出器の一つとして採用されている。
フォスウイッチカウンタではYAPの信号をBGOの信号と分離する波形弁別回路が必要である。従来、用いられてきた回路では、数10nsの蛍光減衰時間を持つような高速のシンチレータからの信号を扱う事ができない。われわれは、この回路をバイポーラートランジスタのASIC技術を用い、モノリシワクICとして開発を行った。衛星に搭載するために必要な耐放射線、低消費電力などを考慮しながらデザインが進められ、試作チップが作られた。現在、2段階目のデザインが行われている。

報告書

(4件)
  • 1994 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1993 実績報告書
  • 1992 実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (23件)

  • [文献書誌] T.Takahashi,et al.: "Newly developed Low Background Hardx-Ray/Gramma ray Telescope with Well-type Phoswich Counters" IEEE Nucl.Sci.40. 890 (1993)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Tsukada, H.Ikeda, T.Kamae T.Takahashi, H.Murakami: "Peak Hold Momolithic Integrated Circuit with Built-in Shaping Amplifier for Hard X-ray Detector." IEEE Nucl.Sci.40. 724 (1993)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 高橋忠幸 他: "ASTRO-G搭載用硬X線検出器,Welcare 2" 宇宙放射線シンポジウム集録. 23 (1993)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Ikeda,et al.: "Design considerations for MOS pixel for single-sided two-dimensional detector" Nuclear Ins truments & Methods in Physics Research. A353. 243-245 (1994)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Ikeda,et al.: "RADIATION SUSCEPTIVITY OF A NONRAD-HARD 1・2-MICROMETER CMOS" Nuclear Instruments & Methods in Physics Research. A350. 199-203 (1994)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Takahashi, et al.: "Newly developed Low Background Hard X-Ray/Gamma ray Telescope with Well-type Phoswich Counters" IEEE Nucl. Sci.40. 890 (1993)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Tsukada, H.Ikeda T.Kamae, T.Takahashi, M.Murakami: "Peak Hold Monolithic Integrated Circuit with Built-in shaping Amplifier for Hard X-ray Detector" IEEE Nucl. Sci. 40. 724 (1993)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Ikeda, et al.: "Design considerations for MOS pixel for single-sided two-dimensional detector" Nuclear Instruments & Methods in Physics Research. A353. 243-245 (1994)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Ikeda, et al.: "RADIATION SUSCEPTIVITY OF A NONRAD-HARD 1.2-MICROMETER CMOS" Nuclear Instruments & Methods in Physics Research. A350. 199-203 (1994)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Takahashi,et al.: "Newly developed Low Background Hard X-Ray/Gamma-ray Telescope with Well-type Phoswich Counters" IEEE Nucl.Sci.40. 890- (1993)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] K.Tsukada,H.Ikeda,T.Kamae T.Takahashi,H.Murakami: "Peak Hold Monolithic Integrated Circuit with Built-in Shaping Amplifier for Hard X-ray Detector" IEEE Nucl.Sci.40. 724- (1993)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] 高橋忠幸 他: "ASTRO-G塔載用硬X線検出器Wel 2" 宇宙放射線シンポジウム集録. 23- (1994)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] H.Ikeda et al.: "Design considerations for MOS pixel for single-sided two-dimensional detector" Nuclear Instruments & Methods in Physics Research. A353. 243-245 (1994)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] H.Ikeda et al.: "RADIATION SUSCEPTIVITY OF A NONRAD-HARD 1、2-MICROMETER CMOS" Nuclear Instruments & Methods in Physics Research. A350. 199-203 (1994)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] T.Kamae,T.Takahashi et al.: "Well-Type Phoswich counter for Low-Flux X-Ray/Gamma-ray Detection" IEEE Trans.Nucl.Sci.40-2. 204 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] T.Kamae,T.Takahashi et al.: "Newly Developed Low background Hard X-ray/Gamma-ray Telescope with the Well-type Phoswich Counters." IEEE Trans.Nucl.Sci.40-4. 890 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] K.Tsukada,H.Ikeda,T.Kamae,T.Takahashi and H.Murakami.: "Peak Hold Monolithic Integrated Circuit with Built-in Shaping Amplifier for Hard X-ray Detector" IEEE Trans.Nucl.Sci.40-4. 724-728 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] K.Matsuzaki,T.Ichihara,Y.Suito,K.Suzuki and T.Takahashi: "Test of Inorganic Scintillators Using Riken Ring Cyclotron" will appear in RIKEN Accel.Rog.Rep.27. (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] T.Kamae, S.Gunji, M.Hirayama: "Well-Tyoe Phoswich Counter for Low-Flux Xray/r-Ray Detection." IEEE Transaction on Nuclear Science. Vol.139. (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] H.Murakani, T.Kamae and S.Gunji: "A Simple Pulse Discrimination Method for Phoswich Counter" IEEE Transaction on Nuclear Science. Vol.139. (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] T.Kamae, T.Takahashi, M.Tanaka and S.Gunji: "Detector to study Low-Fuux Hard X Ray/Gamma-Ray Sources" Adv.Space.Res.Vol.13. (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] S.Gunji, T.Kamae, S.Miyazaki and Y.Sekimoto: "A Limit on the ^<57>Co Gamma-Ray Flux from SN1987A" AP.J. 397. (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] T.Takahash, S.Gunji, M.Hirayama, T.Kamae: "New Hard X-ray/Gamma-ray Telescope-Welcome-1-" SPIE.Gamma-Ray Detectors. Vol.1734. 44 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書

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公開日: 1992-04-01   更新日: 2016-04-21  

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