CdTeピクセル検出器による硬X線ガンマ線の高感度イメージング観測への応用

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13304014
• 研究機関: 独立行政法人宇宙航空研究開発機構
• 研究代表者: 高橋 忠幸 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 高エネルギー天文学研究系, 教授 (50183851)
• 研究分担者: 黒田 能克 三菱重工業株式会社, 名古屋誘導推進システム製作所, 課長(研究職) ; 能町 正治 大阪大学, 理学系研究科, 教授 (90208299) ; 尾崎 正伸 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 高エネルギー天文学研究系, 助手 (90300699)
• キーワード: CdTe / CZT / CdZnTe / ピクセル検出器 / 放射線検出器 / ガンマ線 / 検出器

研究概要

耳いエネルギー分解能をもったテルル化カドミウム(CdTe)半導体検出器の開発を行った。本グループがこれまで進めてきたショットキー型の検出器の改良としてガードリングを新たに導入した。これは、ダイオード型の検出器では、ほとんどのリーク電流が側面を流れているという事実を実験から推測し、新しく試作したもので、リーク電流を一桁以上低減することに成功した。この結果、常温で長期間にわたって安定に動作するCdTeダイオード検出器を実現することができた。多チャンネルのCdTeガンマ線検出器の開発、特にストリップ型とピクセル型の検出器の開発を行い、読み出しのためのアナログVLSIを実装して読み出し実験を行った。カリフォルニア工科大学と共同で、1インチ×0.5インチという大型のアナログLSIを用い、500ミクロン角のピクセル電極を1250個有するようなCdTeピクセル素子をLSIに実装し動作させた。その結果、ユニフォーミティ等が従来のCZTのものに比べて非常に良好であり、122keVで、1.2keV(FWHM)というような検出器を実現することに成功した。並行して、64ピクセルの素子とシリコンストリップ検出器を大気球を用いて気球高度(40km)で動作させるための装置開発を行った。

研究成果

• [文献書誌] 高橋 忠幸: "X線・ガンマ線による宇宙放射線イメージング"RADIOISOTOPES. Vol.53No.2. 85-94 (2004)
• [文献書誌] 高橋 忠幸, 中澤 知洋: "CdTe/CdZnTe半導体を用いたガンマ線検出器と宇宙観測への応用"物理学会誌. Vol.59No.1. 26-34 (2004)
• [文献書誌] T.Takahashi, K.Nakazawa, et al.: "Hard X-ray and Gamma-Ray Detectors for the NEXT mission"New Astronomy Reviews. Vol.48. 309-313 (2004)
• [文献書誌] T.Tanaka, T.Takahashi, K.Nakazawa, et al.: "Recent achievements of the high resolution Schottky CdTe diode for gamma-ray detectors"New Astronomy Reviews. Vol.48. 269-273 (2004)
• [文献書誌] T.Mitani, T.Takahashi, K.Nakazawa, et al.: "Large area Gamma-ray Imaging Detector Based on High Resolution CdTe Diode"IEEE Trans.Nucl.Sci.. Vol.50No.4. 1048-1052 (2003)
• [文献書誌] K.Nakazawa, T.Takahashi, et al.: "Large area CdTe diode detector for space application"Nucl.Instr.Method A. Vol.505. 118-121 (2003)