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1994 年度 研究成果報告書概要

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)
研究期間 (年度) 1992 – 1994
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
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。

  • 研究成果

    (9件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (9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
  • [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)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [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)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [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
  • [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
  • [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)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [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
  • [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
  • [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(欧文)」より

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公開日: 1999-03-16  

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