偏光ガンマ線をプローブとしたブラックホールからのエネルギー放出の研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14079207
• Research Institution: Japan Aerospace Exploration Agency
• Principal Investigator: 高橋 忠幸 独立行政法人宇宙航空研究開発機構(宇宙研), 高エネルギー天文学研究系, 教授 (50183851)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中沢 和洋 独立行政法人宇宙航空研究開発機構(宇宙研), 高エネルギー天文学研究系, 助手 (50342621) ; 尾崎 正伸 独立行政法人宇宙航空研究開発機構(宇宙研), 高エネルギー天文学研究系, 助手 (90300699)
• Keywords: 宇宙科学 / X線天文学 / 人工衛星 / 放射線 / X線 / 粒子線 / 天文

Research Abstract

テルル化カドミウム半導体(CdTe, CdZnTe)は,NaI(Tl)シンチレータと同等のガンマ線阻止能力を持つ,新しい半導体検出器である.これらの半導体は,素子内で発生した電子・正孔対をもれなく集めるのが難しく,高いエネルギー分解能をもった検出器の実現は困難とされてきた.1キロ電子ボルト(半値全幅)以下というようなエネルギー分解能の極めて高いCdTe半導体素子の開発を行い、それを発展させた硬X線撮像検出器や新しい概念にもとづいたガンマ線検出器の開発を行っている.そのために,CdTe半導体ばかりではなく,検出器を作る上で基礎となる実装技術(特許申請済み)や読み出し用のアナログVLSIの開発を進めている.本年度は(1)独自開発の2次元ASICやカリフォルニア工科大学のASICを用いた250ミクロン角,および500ミクロン角のピクセルを持つCdTeピクセル検出器の試作.(2)高いエネルギー分解能を持つシリコン両面検出器と2mm角のピクセルを64個持つCdTeピクセル検出器を組み合わせた世界で初めてのSi/CdTe半導体コンプトンガンマ線望遠鏡の実証と大型放射光施設(Spring-8)のシンクロトロンビームによる偏光測定実験,をおこなった。将来的にガンマ線領域での偏光観測を行う事を目的にSi/CdTeコンプトンカメラの試作器を搭載し、大気球を用いてCygX-1の観測実験を行った.検出器はB500(500,000立方メートル)という、直径115m、長さ160mという国内では初めての大きさの気球を使って打ち上げられた.検出器のほか、開発されたコンパクトな高速データ処理システム、方向規正システムなどの正常動作を確認し、バックグラウンドスペクトルを取得して検出器の感度を測定するなど、大型化した検出器によるブラックホール候補星からの偏光観測へのめどをつけた.

Research Products

• [Publications] 高橋 忠幸, 中沢 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.59 No.1. 26-34 (2004)
• [Publications] C.Tanihara, T.Takahashi et al.: "Evolution of the Synchrotron Spectrum in Mrk 421 during the 1998 Campaign"Astrophys.J.. Vol.601 No.2. 759-770 (2004)
• [Publications] Y.Kobayashi, T.Takahashi et al.: "Observational Evidence for a High Energy Compton Cloud in GRO J1655-40 under a High Accretion Rate"PASJ. Vol.55. 273-279 (2003)
• [Publications] 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)
• [Publications] 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)
• [Publications] 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.50 No.4. 1048-1052 (2003)