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2011 年度 実績報告書

広視野ガンマ線カメラを用いた気球実験によるMeV領域ガンマ線天体観測の開拓

研究課題

研究課題/領域番号 20244026
研究機関京都大学

研究代表者

窪 秀利  京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (40300868)

キーワード天体観測 / MeVガンマ線 / 気球実験 / コンプトンカメラ / ガス検出器 / シンチレータ
研究概要

本研究は、X線・ガンマ線領域で、天体観測が最も遅れているMeVガンマ線領域を開拓すべく、ガンマ線が検出器中でコンプトン散乱した際の反跳電子の3次元飛跡を測定する新しい検出原理に基づいた、高感度広視野のコンプトン散乱型ガンマ線カメラを用いた気球実験を推進することを目的とする。平成23-24年度に、以下の成果を得た。(1)これまで、ガス検出器からの立上り信号のみを取得していたが、立下り信号も取得できるようにリアルタイム位置演算回路を改良し、各信号ストリップからの電荷量の算出が可能となった。(2)KEKと共同で開発した低消費電力ガス検出器信号処理ASICからのデジタルデータを一時記録する回路を増設し、連続的に記録できるようにし、データ収集効率を向上させた。(3)これまで、ガス検出器のアノード信号とカソード信号をリアルタイムでコインシデンスを取り、データ取得していたが、読み出し回路の改良を行い、アノード信号とカソード信号のヒット情報を独立に読み出す方式に変更し、オフライン解析で、飛跡を再構成することで、飛跡点の取りこぼしが減ったため、飛跡の測定精度が上がり、ガンマ線の検出効率が一桁向上した。(4)気球搭載の電池から、検出器および気球装置インターフェース回路に必要な多様な電圧を生成するための電圧変換回路を作成した。検出器の大型化により、信号数は、前回の2006年の気球実験で使用した検出器の3倍であるが、消費電力は、検出器の低消費電力化により、同程度となった。(5)気球搭載時と同じように、コンプトンカメラを耐圧容器に入れ、低温低圧の環境試験を行った結果、予想よりも低温となり、対策が必要であることが分かった。(6)海外での次期気球実験で予想される、天体ガンマ線およびバックグランドのエネルギースペクトルのシミュレーションを行い、観測計画を立てた。

現在までの達成度 (区分)
理由

24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

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (15件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Development of the Balloon-Borne sub-MeV Gamma-ray Compton Camera Using an Electron-Tracking Gaseous TPC and a Scintillation Camera2012

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Ueno, Hidetoshi Kubo, Toru Tanimori, 他16名
    • 雑誌名

      Journal of Instrumentation

      巻: 7 ページ: C01088

    • DOI

      DOI:10.1088/1748-0221/7/01/C01088

    • 査読あり
  • [雑誌論文] SMILE: A Balloon-Borne sub-MeV/MeV Gamma-ray Compton Camera Using an Electron-TrackingGaseous TPC and a Scintillation Camera2011

    • 著者名/発表者名
      T.Sawano, H.Kubo, T.Tanimori
    • 雑誌名

      Proceedings of the 32nd International Cosmic Ray Conference

      巻: 9 ページ: 183-186

  • [雑誌論文] SMILE-II: Observation of celestial and atmospheric MeV gamma-rays using a balloon-borne wide field of view electron tracking Compton camera2011

    • 著者名/発表者名
      A.Takada
    • 雑誌名

      Proceedings of the 20th Symposium on European Rocket and Balloon Programmes and Related Research

      巻: 700 ページ: 567-571

  • [雑誌論文] Simulation Study for the Higher Sensitivity of an Electron-Tracking Compton Camera at over 1 MeV2011

    • 著者名/発表者名
      A.Takada
    • 雑誌名

      2011 IEEE Nuclear Science Symposium Conference Record

      巻: 1 ページ: 1215-1221

  • [学会発表] Improvement of an Electron-Tracking Compton Camera for Observation of the Crab Nebula at Balloon Altitudes2011

    • 著者名/発表者名
      T.Sawano
    • 学会等名
      2011 IEEE NSS/MIC/RTSD
    • 発表場所
      Valencia, Spain
    • 年月日
      20111023-20111029
  • [学会発表] Simulation Study for the Higher Sensitivity of an Electron-Tracking Compton Camera at over 1 MeV2011

    • 著者名/発表者名
      A.Takada
    • 学会等名
      2011 IEEE NSS/MIC/RTSD
    • 発表場所
      Valencia, Spain
    • 年月日
      20111023-20111029
  • [学会発表] Development of the Balloon-Borne sub-MeV Gamma-ray Compton Camera Using an Electron-Tracking Gaseous TPC and a Scintillation Camera2011

    • 著者名/発表者名
      T.Sawano
    • 学会等名
      The 9th International Conference on Position Sensitive Detectors
    • 発表場所
      Aberystwyth, UK
    • 年月日
      20110912-20110916
  • [学会発表] SMILE: A Balloon-Borne sub-MeV/MeV Gamma-ray Compton Camera Using an Electron-Tracking Gaseous TPC and a Scintillation Camera2011

    • 著者名/発表者名
      T.Sawano,H.Kubo
    • 学会等名
      32nd International Cosmic Ray Conference
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 年月日
      20110811-18
  • [学会発表] SMILE-II: Observation of celestial and atmospheric MeV gamma-rays using a balloon-borne wide field of view electron tracking Compton camera2011

    • 著者名/発表者名
      A.Takada,H.Kubo
    • 学会等名
      20th ESA Symposium on European Rocket and Balloon Programmes and Related Research
    • 発表場所
      Hyeres, France
    • 年月日
      20110522-26
  • [学会発表] 電子飛跡検出型コンプトンカメラにおける飛跡取得アルゴリズムの改良

    • 著者名/発表者名
      古村翔太郎
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      弘前大学
  • [学会発表] 気球実験に向けたコンパクトな ガス検出器読み出しシステムの開発

    • 著者名/発表者名
      岩城智
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      弘前大学
  • [学会発表] SMILE11:次期気球実験に向けた電子飛跡検出型コンプトンカメラの改良

    • 著者名/発表者名
      佐藤快
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      弘前大学
  • [学会発表] SMILE10:次期気球実験SMILE-IIへの気球システムの設計と開発状況

    • 著者名/発表者名
      澤野達哉
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      弘前大学
  • [学会発表] 電子飛跡検出型コンプトンカメラにおける飛跡取得アルゴリズムの改良II

    • 著者名/発表者名
      古村翔太郎
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      関西学院大学
  • [学会発表] 電子飛跡検出型コンプトンカメラの飛跡取得法性能評価とPMT電圧供給回路開発

    • 著者名/発表者名
      水本哲矢
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      関西学院大学
  • [学会発表] SMILE12:大型化による電子飛跡検出型コンプトンカメラの有効面積拡張

    • 著者名/発表者名
      澤野達哉
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      関西学院大学
  • [学会発表] 電子飛跡検出型コンプトンカメラにおける飛跡取得アルゴリズムの改良III

    • 著者名/発表者名
      古村翔太郎
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      京都産業大学
  • [学会発表] SMILE14:電子飛跡検出型コンプトンカメラ(ETCC)の新データ取得システムの性能評価

    • 著者名/発表者名
      水本哲矢
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      京都産業大学
  • [学会発表] SMILE15:新データ取得システムを搭載した気球搭載用電子飛跡検出型コンプトンカメラの現状報告

    • 著者名/発表者名
      澤野達哉
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      広島大学
  • [備考] 天体MeVガンマ線検出器の開発

    • URL

      http://www-cr.scphys.kyoto-u.ac.jp/research/MeV-gamma/

URL: 

公開日: 2014-07-24  

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