重力波と電磁波の同時検出を目指した全天監視型X線撮像検出器の開発

• 研究領域: 重力波天体の多様な観測による宇宙物理学の新展開
• 研究課題/領域番号: 25103507
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 金沢大学
• 研究代表者: 米徳 大輔 金沢大学, 数物科学系, 准教授 (40345608)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 9,620千円 (直接経費: 7,400千円、間接経費: 2,220千円); 2014年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2013年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
• キーワード: ガンマ線バースト / 重力波 / 人工衛星 / Ｘ線 / 検出器開発

研究実績の概要

金沢大学で独自に開発する超小型衛星に広視野Ｘ線撮像検出器を搭載し、重力波イベントと同期したＸ線突発天体の発見を目指している。本研究では、多チャンネルの検出器からの電荷信号を読み出すための、専用のアナログ集積回路（ASIC）の開発を行った。本研究で開発したASICは世界的に見ても増幅率が極めて高いものであるが、目標性能である約1keVのＸ線が生成する電荷信号に相当する入力に対して、十分な感度があることを実証できた。
さらに、前年度に開発したシリコンストリップ検出器をASICに連結しＸ線信号の読み出しを行った。検出器が幾分大きいものであるために、静電容量性のノイズが卓越し、エネルギーしきい値としては 2keV 相当までしか確認できていないが、今後は検出器の最適化を行うことで目標性能の実現を目指したいと考えている。
また、前方にタングステンで作成した符号化マスクを配置することで、Ｘ線の撮像検出実証を行った。±45の広視野でのＸ線源の撮像を実証し、入射角の変化に対して取得される画像が定量的に変化することを確認できている。今後は低エネルギーのＸ線源に対する撮像実証を行うことを目的としている。
今年度までに予定していたシリコンストリップ半導体検出器の開発と、読み出しASICの開発、およびそれらを連結した撮像実験の全てを実施することができており、衛星に搭載する検出器部の基盤技術は確立できたと言える。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Establish of Gravitational Wave Astronomy with Gamma-Ray Burst and X-ray Transient Monitor (2014)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Yonetoku, Tatsuya Sawano, Shunsuke Takata, Kazuki Yoshida, Hiroki Seta, Asuka Toyanago, Yudai Wakashima, Hajime Yonemochi, and Hirokazu Ikeda
  • 雑誌名: UNISEC Space Takumi Journal 巻: 5 ページ: 19-27
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Short Gamma Ray Burst Formation Rate from BATSE data using $E_p-L_p$ correlation and the minimum gravitational wave event rate of coalescing compact binary (2014)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Yonetoku, Takashi Nakamura, Tatsuya Sawano, Keitaro Takahashi and Asuka Toyanago
  • 雑誌名: Astrophys.J. 巻: 789 号: 1 ページ: 65-65
  • DOI: 10.1088/0004-637x/789/1/65
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] High-z gamma-ray bursts for unraveling the dark ages mission HiZ-GUNDAM (2014)
  • 著者名/発表者名: D.Yonetoku et al.
  • 雑誌名: SPIE 巻: 9144 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1117/12.2055041
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Short Gamma Ray Burst Formation Rate from BATSE data using E_p-L_p correlation and the minimum gravitational wave event rate of coalescing compact binary (2014)
  • 著者名/発表者名: Yonetoku, Daisuke; Nakamura, Takashi; Takahashi, Keitaro; Toyanago, Asuka
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 巻: arXiv:1402.5463 ページ: 1-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Establish of Gravitational Wave Astronomy with Gamma-Ray Burst and X-ray Transient Monitor (2014)
  • 著者名/発表者名: Daisuke YONETOKU, Tatsuya SAWANO, Shunsuke TAKATA, Kazuki YOSHIDA, Hiroki SETA, Asuka TOYANAGO, Yudai WAKASHIMA, Hajime YONEMOCHI, and Hirokazu IKEDA
  • 雑誌名: Takumi Journal 巻: - ページ: 1-9
  • 査読あり
• [学会発表] ガンマ線バーストを用いた初期宇宙探査計画HiZ-GUNDAMの進捗（４） (2015)
  • 著者名/発表者名: 米徳大輔
  • 学会等名: 日本天文学会 2015年春季年会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2015-03-18 – 2015-03-21
• [学会発表] 重力波源としてのShort GRB発生頻度の研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 澤野達哉
  • 学会等名: 日本物理学会 2014年秋季年会
  • 発表場所: 佐賀大学
  • 年月日: 2014-09-18 – 2014-09-21
• [学会発表] 重力波源としての短時間ガンマ線バーストの発生率 (2014)
  • 著者名/発表者名: 鳥屋子あすか
  • 学会等名: 日本天文学会 2014年秋季年会
  • 発表場所: 山形大学
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [学会発表] X-ray Imager for Gamma-ray Bursts Associated with Gravitational Waves (2014)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Sawano
  • 学会等名: Supernovae and Gamma-Ray Bursts 2014
  • 発表場所: RIKEN
  • 年月日: 2014-08-25 – 2014-08-27
• [学会発表] High-z Gamma-ray bursts for Unraveling the Dark Ages Mission (2014)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Yonetoku
  • 学会等名: SPIE Astronomical Teescopes + Instrumentation
  • 発表場所: Montreal, Canada
  • 年月日: 2014-06-22 – 2014-06-27
• [学会発表] Establish of Gravitational Wave Astronomy with Gamma-Ray Burst and X-ray Transient Monitor (2013)
  • 著者名/発表者名: Daisuke YONETOKU, Tatsuya SAWANO, Shunsuke TAKATA, Kazuki YOSHIDA, Hiroki SETA, Asuka TOYANAGO, Yudai WAKASHIMA, Hajime YONEMOCHI, and Hirokazu IKEDA
  • 学会等名: The 5th Nano-Satellite Symposium
  • 発表場所: 東京大学
• [備考] 金沢大学衛星プロジェクト
  • URL: http://kanazawa-sat.w3.kanazawa-u.ac.jp/
• [備考] 米徳のホームページ
  • URL: http://astro.s.kanazawa-u.ac.jp/~yonetoku/