2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of X-ray Astronomy SOI Pixel Sensor for Study of First Black Holes
| Project Area | Interdisciplinary research on quantum imaging opened with 3D semiconductor detector |
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| Project/Area Number |
25109004
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
鶴 剛 京都大学, 理学研究科, 教授 (10243007)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森 浩二 宮崎大学, 工学部, 准教授 (00404393)
幸村 孝由 東京理科大学, 理工学部物理学科, 教授 (20365505)
田中 孝明 京都大学, 理学研究科, 助教 (20600406)
武田 彩希 宮崎大学, 工学部, 助教 (40736667)
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| Project Period (FY) |
2013-06-28 – 2018-03-31
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| Keywords | Ｘ線天文学 / 宇宙物理 / Ｘ線検出器 / ＳＯＩピクセル検出器 / ＳＯＩＰＩＸ / Ｘ線 / 検出器 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
宇宙最初期に誕生する超巨大ブラックホール「ファーストブラックホール」を探査・研究し，銀河も含めた形成と進化を読み解くことが本研究の科学的最終目標である．現在宇宙X線観測で主流のX線CCDでは読み出し速度が遅く，非同時計数によるバックグラウンド除去ができないので，科学目標に必要な微弱な天体のX線精密分光撮像が不可能である．そこでイベント駆動X線SOIピクセル検出器(SOIPIX)を開発する．
これまでにサイエンス実験にも使用可能な25mm×15mmサイズのXRPIX5の開発に成功した．しかし，この素子のイベント駆動読み出しにおける分光能力は低いことが問題であった．センサ層と回路層が200nmの隙間しかないため，イベント駆動時のデジタル回路の動作がセンサ層の読み出しノード部分に電気的な干渉を及ぼしていたことが原因である．
これを解決するために，センサ層と回路層の間にシールド層を設けた「ダブルSOI構造」を開発した．すでに，小型素子(XRPIX3，6D)では，シールド層が電気的干渉を抑えることで，高い分光性能を実現できることを実証済みである．そこで今年度はダブルSOI構造を持つXRPIX5と同じ25mm×15mmサイズのXRPIX7の開発を行った．すでに素子と読み出し回路基板は完成し，現在読み出し試験を行う準備を行っている．
このダブルSOI構造素子の開発と並行し，さらなる分光性能の向上を目指し，PDD (Pinned Depleted Diode)と呼ぶ，新しいデバイス構造を持つ，小型素子(XRPIX6E)の試験を行った．その結果．イベント駆動で6.4keV X線に対して216eV (FWHM) のエネルギー分解能を達成した．SOIピクセル検出器で初めて200eVに近い値を実現した．本新学術領域はこの段階で終了するが，今後PDD構造を持つ大型素子の実現を目指す予定である．
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| Research Progress Status |
平成29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(33 results)
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[Journal Article] Hitomi X-ray observation of the pulsar wind nebula G21.5?0.92018
Author(s)
Hitomi Collaboration、Aharonian Felix、Akamatsu Hiroki、Akimoto Fumie、Allen Steven W、Angelini Lorella、Audard Marc、Awaki Hisamitsu、Axelsson Magnus、Bamba Aya、Bautz Marshall W et al.
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Journal Title
Publications of the Astronomical Society of Japan
Volume: 70
Pages: 38 (1-16)
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Hitomi (ASTRO-H) X-ray Astronomy Satellite2018
Author(s)
Tadayuki Takahashi; Motohide Kokubun; Kazuhisa Mitsuda; Richard L. Kelley; Takaya Ohashi; Felix Aharonian; Hiroki Akamatsu; Fumie Akimoto; Steven W. Allen; Naohisa Anabuki; Lorella Angelini; Keith A. Arnaud; Makoto Asai; Marc Audard; Hisamitsu Awaki; Magnus Axelsson; Philipp Azzarello; et al.
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Journal Title
Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems
Volume: 4
Pages: 1～1
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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