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宇宙X線広視野高感度観測のための汎用高速低雑音アナログASICの開発研究

研究課題

研究課題/領域番号 15H03641
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 天文学
研究機関関東学院大学 (2017-2018)
大阪大学 (2015-2016)

研究代表者

中嶋 大  関東学院大学, 理工学部, 准教授 (70570670)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2016年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2015年度: 10,140千円 (直接経費: 7,800千円、間接経費: 2,340千円)
キーワードX線 / イメージャ / ASIC / X線天文学 / X線CCD / 放射線 / 宇宙物理 / 人工衛星 / 天文学 / CCD / CCDカメラ / 硬X線
研究成果の概要

4次のデルタシグマ型ADC回路を用いたアナログデジタル混在ASICを開発した。新型ASICの単体性能試験を、専用基板を製作した上で行った。結果として、2016年に打ち上げた「ひとみ」衛星搭載ASICを上回る線形性能を実現した。放射線耐性を測定した結果、高度550km 軌道傾斜角30°の軌道におけるラッチアップの起こる頻度の上限値を、48年に一度(90%信頼度)と求めた。実際にはラッチアップしても熱破壊を防ぎつつ電源をオフ・オンする機構を設けるため、本研究で開発したASICを用いた場合のCCDカメラのラッチアップ耐性は問題ないと言える。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究により、将来の天文衛星で使用される、各種X線イメージャのカメラをコンパクト化させる目途を付けることが出来た。コンパクト化させるだけではなく、高速低雑音信号処理することで、高性能のカメラを製作することが可能である。本研究期間内に実績を作ったのはイメージャのうちCCDであるが、ほぼ同じ回路で他のイメージャにも応用が可能であり、非常に汎用性の高い研究成果を得たといえる。

報告書

(4件)
  • 2018 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2019 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 11件、 査読あり 12件、 オープンアクセス 9件、 謝辞記載あり 5件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 10件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Universal detection of high-temperature emission in X-ray isolated neutron stars2019

    • 著者名/発表者名
      Yoneyama Tomokage、Hayashida Kiyoshi、Nakajima Hiroshi、Matsumoto Hironori
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 71 号: 1 ページ: 17-17

    • DOI

      10.1093/pasj/psy135

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Soft X-ray Imager aboard Hitomi (ASTRO-H)2018

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Takaaki、Uchida Hiroyuki、Nakajima Hiroshi、Tsunemi Hiroshi、Hayashida Kiyoshi、Tsuru Takeshi Go、Dotani Tadayasu
    • 雑誌名

      Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems

      巻: 4 号: 01 ページ: 1-1

    • DOI

      10.1117/1.jatis.4.1.011211

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] In-orbit performance of the soft X-ray imaging system aboard Hitomi (ASTRO-H)2018

    • 著者名/発表者名
      Nakajima Hiroshi, Bamba Aya et al.
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 70 号: 2 ページ: 21-21

    • DOI

      10.1093/pasj/psx116

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Development of focal plane x-ray detector aboard a microsatellite for monitoring supermassive blackholes2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Nakajima, Satomi Onishi, Jun-ichi Iwagaki, Junko S. Hiraga, John P. Doty, Hirokazu Ikeda, Yuichiro Ezoe, Naoki Isobe, Hironori Sahara
    • 雑誌名

      Proceedings of SPIE

      巻: 10699 ページ: 1069963-1069963

    • DOI

      10.1117/12.2311990

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際共著
  • [雑誌論文] Ultralightweight x-ray telescope missions: ORBIS and GEO-X2018

    • 著者名/発表者名
      Yuichiro Ezoe, Yoshizumi Miyoshi, Satoshi Kasahara, Tomoki Kimura, Kumi Ishikawa, Masaki Fujimoto, Kazuhisa Mitsuda, Hironori Sahara, Naoki Isobe, Hiroshi Nakajima, Takaya Ohashi, Harunori Nagata, Ryu Funase, Munetaka Ueno, Graziella Branduardi-Raymont
    • 雑誌名

      Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems

      巻: 4 号: 04 ページ: 46001-46001

    • DOI

      10.1117/1.jatis.4.4.046001

    • NAID

      120006543343

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Hitomi Constraints on the 3.5 keV Line in the Perseus Galaxy Cluster2017

    • 著者名/発表者名
      Hitomi Collaboration
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal Letters

      巻: 837 ページ: A26-A26

    • DOI

      10.1051/0004-6361/201731861

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Development of Low-noise High-speed Analog ASIC for X-ray CCD Cameras and Wide-band X-ray Imaging Sensors2016

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Nakajima et al.
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A

      巻: 未定 ページ: 283-287

    • DOI

      10.1016/j.nima.2016.04.040

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Modeling the spectral response for the soft X-ray imager onboard the ASTRO-H satellite2016

    • 著者名/発表者名
      Shota Inoue, Kiyoshi Hayashida, Shuhei Katada, Hiroshi Nakajima, Ryo Nagino, Naohisa Anabuki, Hiroshi Tsunemi, and Shutaro Ueda, et al.
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A

      巻: 00 ページ: 1-5

    • DOI

      10.1016/j.nima.2016.03.071

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The quiescent intracluster medium in the core of the Perseus cluster2016

    • 著者名/発表者名
      Hitomi Collaboration et al.
    • 雑誌名

      Nature

      巻: 535 号: 7610 ページ: 117-121

    • DOI

      10.1038/nature18627

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Suzaku study on the ejecta of the supernova remnant G272.2-3.22015

    • 著者名/発表者名
      Kamitsukasa, Fumiyoshi; Koyama, Katsuji; Nakajima, Hiroshi; Hayashida, Kiyoshi; Mori, Koji; Katsuda, Satoru; Uchida, Hiroyuki; Tsunemi, Hiroshi
    • 雑誌名

      PASJ

      巻: 67 号: SP1 ページ: 114-122

    • DOI

      10.1093/pasj/psv114

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Global Distribution of Ionizing and Recombining Plasmas in the Supernova Remnant G290.1$-$0.82015

    • 著者名/発表者名
      Kamitsukasa, Fumiyoshi; Koyama, Katsuji; Uchida, Hiroyuki; Nakajima, Hiroshi; Hayashida, Kiyoshi; Mori, Koji; Katsuda, Satoru; Tsunemi, Hiroshi
    • 雑誌名

      Pub. Astr. Soc. Japan

      巻: 67-2 号: 2 ページ: 168-168

    • DOI

      10.1093/pasj/psu149

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Kepler’s Supernova: An Overluminous Type Ia Event Interacting with a Massive Circumstellar Medium at a Very Late Phase2015

    • 著者名/発表者名
      Katsuda, Satoru; Mori, Koji; Maeda, Keiichi; Tanaka, Masaomi; Koyama, Katsuji; Tsunemi, Hiroshi; Nakajima, Hiroshi; Maeda, Yoshitomo; Ozaki, Masanobu; Petre, Robert
    • 雑誌名

      ApJ

      巻: 808 号: 1 ページ: 1-14

    • DOI

      10.1088/0004-637x/808/1/49

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The Soft X-ray Imager (SXI) for the ASTRO-H Mission2015

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Tanaka, Hiroshi Nakajima et al.
    • 雑誌名

      Proc. SPIE

      巻: 9601 ページ: 10-10

    • DOI

      10.1117/12.2190808

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Development of focal plane x-ray detector aboard a microsatellite for monitoring supermassive blackholes2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Nakajima, Satomi Onishi, Jun-ichi Iwagaki, Junko S. Hiraga, John P. Doty, Hirokazu Ikeda, Yuichiro Ezoe, Naoki Isobe, Hironori Sahara
    • 学会等名
      SPIE Space Telescopes and Instrumentation
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ultralightweight x-ray telescope missions: ORBIS and GEO-X2018

    • 著者名/発表者名
      Yuichiro Ezoe, Yoshizumi Miyoshi, Satoshi Kasahara, Tomoki Kimura, Kumi Ishikawa, Masaki Fujimoto, Kazuhisa Mitsuda, Hironori Sahara, Naoki Isobe, Hiroshi Nakajima, Takaya Ohashi, Harunori Nagata, Ryu Funase, Munetaka Ueno, Graziella Branduardi-Raymont
    • 学会等名
      SPIE Space Telescopes and Instrumentation
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The spectral response of X-ray CCDs in the energy band around Si-K edge: a solution to the Si-K edge problem for the XIS onboard Suzaku2018

    • 著者名/発表者名
      Koki Okazaki, Kiyoshi Hayashida, Hiroshi Nakajima, Riku Shomura, Tomokage Yoneyama, Hironori Matsumoto,Hiroshi Tsunemi, Koji Mori, Masahiro Tsujimoto, Yoshitomo Maeda, Ken Ebisawa
    • 学会等名
      SPIE Space Telescopes and Instrumentation
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Sub-arcsecond imaging with multi-image x-ray interferometer module (MIXIM) for very small satellite2018

    • 著者名/発表者名
      Kiyoshi Hayashida, Tomoki Kawabata, Takashi Hanasaka, Kazunori Asakura, Tomokage Yoneyama, Koki Okazaki,Shuntaro Ide, Hironori Matsumoto, Hiroshi Nakajima, Hisamitsu Awaki, Hiroshi Tsunemi
    • 学会等名
      SPIE Space Telescopes and Instrumentation
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Soft x-ray imaging telescope (Xtend) onboard X-ray Astronomy Recovery Mission (XARM)2018

    • 著者名/発表者名
      Kiyoshi Hayashida, Hiroshi Tomida, Koji Mori, Hiroshi Nakajima, Takaaki Tanaka, Hiroyuki Uchida, et al.
    • 学会等名
      SPIE Space Telescopes and Instrumentation
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Radiation Hardness of a P-Channel Notch CCD Developed for the X-ray CCD Camera onboard the XRISM Satellite2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Kanemaru, J. Sato, K. Mori, H. Nakajima, et al.
    • 学会等名
      International Workshop on Semiconductor Pixel Detectors for Particles and Imaging (PIXEL2018)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Hitomi observation of the HMXB IGR J16318ー48482017

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Nakajima
    • 学会等名
      Hitomi Science Working Group Meeting
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] X線天文衛星「ひとみ」による大質量 X 線連星 IGR J16318-4848 の観測2017

    • 著者名/発表者名
      中嶋 大
    • 学会等名
      日本天文学会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 広帯域X線イメージセンサSDCCDの硬X線分光性能評価2016

    • 著者名/発表者名
      今谷律子
    • 学会等名
      日本天文学会
    • 発表場所
      首都大学東京
    • 年月日
      2016-03-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Astronomical Imaging with the X-ray Observatory Hitomi2016

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Nakajima
    • 学会等名
      Imaging 2016
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ひとみ衛星搭載軟X線撮像検出器(SXI):軌道上性能と較正の現状2016

    • 著者名/発表者名
      中嶋 大
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ASTRO-H 搭載軟X線撮像検出器SXI の現状2015

    • 著者名/発表者名
      中嶋大
    • 学会等名
      日本天文学会
    • 発表場所
      甲南大学
    • 年月日
      2015-09-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Development of Low-noise High-speed Analog ASIC for X-ray CCD Cameras and Wide-band X-ray Imaging Sensors2015

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Nakajima
    • 学会等名
      10th International "Hiroshima" Symposium on the Development and Application of Semiconductor Tracking Detector
    • 発表場所
      西安
    • 年月日
      2015-07-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Modeling thespectralresponseforthesoftX-rayimageronboard the ASTRO-Hsatellite2015

    • 著者名/発表者名
      Shota Inoue
    • 学会等名
      10th International "Hiroshima" Symposium on the Development and Application of Semiconductor Tracking Detector
    • 発表場所
      西安
    • 年月日
      2015-07-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] X線CCDの信号処理用ASIC

    • URL

      http://wwwxray.ess.sci.osaka-u.ac.jp/OskXrayTlabHP/ASIC.html

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書

URL: 

公開日: 2015-04-16   更新日: 2020-03-30  

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