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申請者は過去、2016年に打ち上げられたX線天文衛星「ひとみ」に搭載されたX線CCDカメラの信号処理用アナログデジタル混在ASICを開発し、地上試験で測定した通りの雑音性能およびエネルギー線形性能を軌道上で実証した。だがこのASICには機能面での課題もあった。CCDセンサは、多数個のピクセルを一つあるいは少数の電荷読出しノードまで転送し、ノ ードでの信号増幅からADCでのデジタル信号への変換まではシリアル信号処理を行う。明るい天体を観測するためには短時間で画像処理を行う必要があり、そのためにはASICの信号処理速度性能が重要である。
「ひとみ」用ASICでは信号処理速度に制限があり、1ピクセル分のデータを処理するのに2ピクセル分の時間を要した。このため、2つのADCが交互に動作するという回路構造にせざるを得なかった。「ひとみ」の画像取得速度にはこれで対応できたが、2つのADCはお互いのゲインが異なるため、CCDで得た画像処理が煩雑になるという問題があった。そこで申請者は、「ひとみ」用ASICで実現した低雑音デルタシグマ型ADCを高次化させた新型ASICを開発した。回路を高次化させることで信号処理速度が向上し、1信号系統当たりのADCが1つになった。本研究では単体での評価試験システムを確立した、複数のASIC素子に対して疑似CCD信号を入力させ、ASIC出力信号に対して計算機内の復号化フィルタを通して波高値を得た。その結果、雑音性能は従来ASICと同程度であるものの、エネルギー線形性能は2倍向上したことを実測で示した。
一方イメージセンサとしては、従来型CCDにCsIシンチレータを張り付けたSDCCDを開発し、その広帯域分光性能と放射線耐性を地上試験で実証した。
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