超低バックグラウンドを実現するＡＤ変換器一体型の広帯域Ｘ線ＳＯＩ撮像分光器の開発

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23340047
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 鶴 剛 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (10243007)
• 研究分担者: 新井 康夫 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 教授 (90167990)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: Ｘ線天文学 / 宇宙物理 / Ｘ線 / 検出器 / SOI

研究実績の概要

初期宇宙の銀河中心で超巨大ブラックホールが誕生する瞬間を捉え，超新星残骸や銀河団などの宇宙大規模高温プラズマの衝突によって起こる高エネルギー粒子加速を探査するためには，微弱な天体の硬X線精密分光撮像が必要である．従来の検出器では，分光能力の不足や衛星軌道上の放射線による高いバックグラウンドが問題となり，その実現が阻まれていた．そこで私たちはSOI(Silicon-On-Insulator)技術を応用した日本独自のアナログ・デジタルICと厚いX線検出部を持つ一体型シリコンピクセルSOI検出器「X線SOIPIX」でこの困難を打ち破り，ワイドバンドX線分光撮像天文学を開拓する．今年度は下記の成果を得た．
電荷有感アンプを備えたXRPIX3bの開発に成功した．XRPIX3のBPWの問題を解決し，17.8uV/eのゲインを得た．読み出しノイズ35eと6keVX線に対するエネルギー分解能320eV(FWHM)を達成した．

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] Improvement of Spectroscopic Performance using a Charge-sensitive Amplifier Circuit for an X-Ray Astronomical SOI Pixel Detector (2015)
  • 著者名/発表者名: Ayaki Takeda, Takeshi Go Tsuru, Takaaki Tanaka, Hiroyuki Uchida, Hideaki Matsumura, Yasuo Arai, Koji Mori, Yusuke Nishioka, Ryota Takenaka, Takayoshi Kohmura, Shinya Nakashima, Shoji Kawahito , Keiichiro Kagawa , Keita Yasutomi, Hiroki Kamehama, and Sumeet Shrestha
  • 雑誌名: JINST 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Investigation of charge-collection efficiency of Kyoto's X-ray astronomical SOI pixel sensors, XRPIX (2014)
  • 著者名/発表者名: Matsumura, Hideaki; Tsuru, Takeshi Go; Tanaka, Takaaki; Nakashima, Shinya; Ryu, Syukyo G.; Takeda, Ayaki; Arai, Yasuo; Miyoshi, Toshinobu
  • 雑誌名: Nuclear Inst. and Methods in Physics Research, A 巻: 765 ページ: 183-186
  • DOI: 10.1016/j.nima.2014.05.025
  • 査読あり
• [雑誌論文] Investigation of Charge-Collection Efficiency of Kyoto's X-ray Astronomical SOI Pixel Sensor, XRPIX (2014)
  • 著者名/発表者名: Matsumura, Hideaki; Tsuru, Takeshi Go; Tanaka, Takaaki; Nakashima, Shinya; Arai, Yasuo; Takeda, Ayaki; Mori, Koji; Nishioka, Yusuke; Takenaka, Ryota; Kohmura, Takayoshi
  • 雑誌名: Suzaku-MAXI 2014: Expanding the Frontiers of the X-ray Universe, proceedings of a conference held 19-22 February, 2014 at Ehime University, Japan. Edited by M. Ishida, R. Petre, and K. Mitsuda 巻: 1 ページ: 176 - 176
• [雑誌論文] Development and Performance of Kyoto's X-ray Astronomical SOI pixel (SOIPIX) sensor (2014)
  • 著者名/発表者名: Tsuru, Takeshi G.; Matsumura, Hideaki; Takeda, Ayaki; Tanaka, Takaaki; Nakashima, Shinya; Arai, Yasuo; Mori, Koji; Takenaka, Ryota; Nishioka, Yusuke; Kohmura, Takayoshi; Hatsui, Takaki; Kameshima, Takashi; Ozaki, Kyosuke; Kohmura, Yoshiki; et al.
  • 雑誌名: Proceedings of the SPIE 巻: 9144 ページ: 914412-1 - 7
  • DOI: 10.1117/12.2057158
• [学会発表] XRPIXの開発計画 (2014)
  • 著者名/発表者名: 鶴 剛
  • 学会等名: SOI新学術領域研究会
  • 発表場所: 金沢工業大学
  • 年月日: 2014-11-26 – 2014-11-27
• [学会発表] SOI技術を用いた新型X線撮像分光器の開発10: 開発の現状 (2014)
  • 著者名/発表者名: 鶴剛, 松村英晃, 武田彩希, 田中孝明 (京大理), 中島真也 (ISAS/JAXA), 新井康夫 (KEK), 森浩二, 竹中亮太, 西岡祐介 (宮崎大工), 幸村孝由 (東京理科大), 初井宇記, 尾崎恭介, 香村芳樹, 和賀井達也, 武井大 (理研), 亀島敬 (JASRI), 川人祥二, 香川景一郎, 安富啓太, 亀濱博紀, Sumeet Shrestha (静岡大電子工学研究所)
  • 学会等名: 日本天文学会
  • 発表場所: 山形大学
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [学会発表] Development and Performance of Kyoto's X-ray Astronomical SOI pixel (SOIPIX) sensor (2014)
  • 著者名/発表者名: Tsuru, Takeshi G.; Matsumura, Hideaki; Takeda, Ayaki; Tanaka, Takaaki; Nakashima, Shinya; Arai, Yasuo; Mori, Koji; Takenaka, Ryota; Nishioka, Yusuke; Kohmura, Takayoshi; Hatsui, Takaki; Kameshima, Takashi; Ozaki, Kyosuke; Kohmura, Yoshiki; Wagai, et al.
  • 学会等名: SPIE Astronomical Telescopes and Instrumentation
  • 発表場所: モントリオール, カナダ
  • 年月日: 2014-06-22 – 2014-06-27
• [学会発表] Development and Performance of Kyoto's X-ray Astronomical SOI pixel sensor (2014)
  • 著者名/発表者名: T.G.Tsuru, H. Matsumura, A.Takeda, T.Tanaka (Kyoto U.), Y.Arai (KEK), K.Mori, Y.Nishioka, R.Takenaka (U. Miyazaki), T.Kohmura (Tokyo U. of Science), S.Nakashima (ISAS/JAXA), T. Hatsui, T. Kameshima, K.Ozaki, Y.Kohmura, T. Wagai, D.Takei (Riken), S. Kawahito (Shizuoka U.)
  • 学会等名: FEE2014
  • 発表場所: Argonne National Labo, USA
  • 年月日: 2014-05-20 – 2014-05-23