2014 Fiscal Year Annual Research Report
135億光年彼方からのガンマ線バーストを捉えるX線撮像検出器の開発
| Project/Area Number |
25247038
|
|---|
| Research Institution | Kanazawa University |
|---|
Principal Investigator |
米徳 大輔 金沢大学, 数物科学系, 准教授 (40345608)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
|
| Keywords | ガンマ線バースト / 初期宇宙 / 人工衛星 / Ｘ線 / 検出器開発 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
前年度に開発したシリコンストリップ検出器と専用のアナログ集積回路(ASIC)の撮像システムの前面に、タングステンのエッチング加工で作成したランダムスリットを配置することでＸ線の撮像実験を行った。研究室内のＸ線ビームラインを改良し、様々な純金属の蛍光Ｘ線を利用することで、10keV以下の低エネルギーＸ線での撮像を実証した。視野にして±45度、角度分解能として（光子統計の重み付けを反映して）1度程度を実現できている。今回は取得したデータに対して、PC上で相互相関関数を計算しているが、その機能をFPGA上に実装し、高速で演算するためのイメージプロセッサを開発することを次年度の目標としている。担当メーカーと共に基本設計を進めている段階で、次年度の中頃には専用のFPGA回路およびCPU回路を用いた試験を実施する予定である。
また、若狭湾エネルギー研究センターにおいて、プロトンおよび炭素イオンの照射実験を行い、放射線耐性について調査した。検出器においては衛星軌道上10年分程度の照射量においても、格子欠陥によるリーク電流の増加は3倍程度となっており、またブレークダウン電圧も変化しなかったことから十分に利用できると判断している。ASICもプロトン照射においては全く性能の変化が見られず、非常に放射線耐性が高いことを確認できた。炭素イオン照射ではSEUが発生する確率を見積り、先行研究で報告されている性能と比較して3倍程度は強いことが確認できた。
さらに、次のステップのプロトタイプ規模の開発を見越して、有効面積がこれまでの8倍に達する大規模なシリコンストリップ検出器を開発している。今年度に実施した撮像実験では、検出器と符号化マスク間の距離が最終目標の5分の1程度であるため、角度分解能は粗い状況である。新規に開発した大型の検出器を用いる際には、角度分解能10分角を実現することを目標とする。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
前年度までに開発してきた検出器およびASICを利用して、10keV以下の低エネルギーＸ線を用いた撮像実験を実施し、視野角や角度応答について定量評価を行うことができた。さらに、若狭湾エネルギー研究センターにおける粒子線照射実験を２回にわたって実施し、軌道上10年分に相当するプロトン照射ではASICの性能は全く変化しないことが確認でき、シングルイベントの発生率も軌道上での実用に全く問題無いことを確認できた。したがって、検出器部の基礎開発においては一定の目処が付いてきたと言える。
|
| Strategy for Future Research Activity |
現在は読み出しASICの駆動をPCに組み込んだ汎用FPGAボードを利用しているが、論理回路等は確定したため、専用のFPGAボードを開発できる状態になった。既に担当メーカーとの検討を進め、FPGAおよびテレメトリ・コマンドインターフェースとなるCPU回路についても設計を進めている。本FPGAには独自に開発する高速イメージプロセッサを搭載する予定で、FPGAの並列信号処理能力を生かし、CPUを利用するよりも1000倍以上の高速で演算する機能を実装する。また、本デジタル回路系は民生用の素子で構成するが、将来のフライトモデルへの移行も念頭にいれた、ピン互換性のある素子を利用する。
|
