「すざく」搭載X線CCDカメラXISの 放射線バックグラウンドの解析 ーバックグラウンドの起源の解明を目指して− 加藤菜々子、穴田貴康、尾崎正伸、 村上弘志、堂谷忠靖 （宇宙航空研究開発機構 宇宙科学研究本部） 1. 本研究の動機 2. 解析方法 3. データの処理方法 4. 結果 5. 考察 6. まとめ 本研究の動機 衛星軌道上で観測されるバックグラウンド ・ 宇宙X線背景放射(Cosmic X-ray Background: CXB) ・ 検出器固有のバックグラウンド （Non X-ray Background: NXB） 「すざく」は低軌道 X線CCD検出器XISのバックグラウンド： 地球磁場によって低く抑えられている この特長を活かすため、検出器バックグラウンドの起源を解明し、 さらに低減することが重要 XISのバックグラウンドデータを解析し、 検出器中でのバックグラウンド放射線の振る舞いを考察する 2007. 9. 28 天文学会 2007年秋季年会 W52a 2 X線CCD検出器バックグラウンドの特徴 フレームイメージ イベント抽出後 X線と判定されてしまうイベントが 含まれている可能性がある 2007. 9. 28 天文学会 2007年秋季年会 W52a 3 解析方法 1 イベントの空間分布 QuickTimeý Dz TIFFÅià• èkǻǵÅj êLí£ÉvÉçÉOÉâÉÄ Ç™Ç±ÇÃÉsÉNÉ`ÉÉǾå©ÇÈǞǽDžÇÕïKóvÇÇ• ÅB 距離 １フレームでのイベント間の距離の頻度分布 陽子が生じるトラックのふちには、 X線と判定されてしまうイベントが 含まれている可能性がある 陽子が生成する密集したトラックに付随して X線と認識されるイベントが生じているか否か 2007. 9. 28 天文学会 2007年秋季年会 W52a 4 解析方法 2 電子雲の広がり Grade0のイベント数に対する、他のGradeのイベント数の比（Grade分岐比） Grade判定法：電子雲の広がりによってイベントを分類 ・ 電子雲の広がりが小さいイベント Grade0 Grade2 Grade3 Grade4 Grade6 X線と見なされるイベント ＝「X線グレード」 ・ 電子雲の広がりが大きいイベント Grade1 Grade5 Grade7 バックグラウンドとなっている放射線と そのエネルギー依存性を評価する 2007. 9. 28 天文学会 2007年秋季年会 W52a X線以外によるイベント ＝「非X線グレード」 X線のみのデータから作成した グレード分岐比と比較 5 データの処理方法 XISの視野が夜側の地球を向いている時間帯（夜地球）のデータ 検出器バックグラウンドのデータとして利用可能 データ抽出条件 ・ 2005年９月から2005年10月 ・ 夜地球 ・ 全Grade (0-7) ・ ノーマルモード ・ 地磁気異常帯(South Atlantic Anomaly: SAA)の除去 ・ 較正源, hot pixel, flickering pixel, bad column等の除去 ・ 光漏れの更新異常フレームの除去 ・上記で除去できなかった異常イベントを含むフレームの除去 XIS0,2,3 (FI) XIS1 (BI) ACTY QuickTimeý Dz T IFFÅià• èkǻǵÅj êLí£ÉvÉçÉOÉâÉÄ Ç™Ç±ÇÃÉsÉNÉ`ÉÉǾå©ÇÈǞǽDžÇÕïKóvÇÇ• ÅB QuickTimeý Dz TIFFÅià• èkǻǵÅj êLí£ÉvÉçÉOÉâÉÄ Ç™Ç±ÇÃÉsÉNÉ`ÉÉǾå©ÇÈǞǽDžÇÕïKóvÇÇ• ÅB QuickTimeý Dz TIFFÅià• èkǻǵÅj êLí£ÉvÉçÉOÉâÉÄ Ç™Ç±ÇÃÉsÉNÉ`ÉÉǾå©ÇÈǞǽDžÇÕïKóvÇÇ• ÅB QuickTimeý Dz TIFFÅià• èkǻǵÅj êLí£ÉvÉçÉOÉâÉÄ Ç™Ç±ÇÃÉsÉNÉ`ÉÉǾå©ÇÈǞǽDžÇÕïKóvÇÇ• ÅB ACTX 2007. 9. 28 天文学会 2007年秋季年会 W52a 6 結果 1. イベントの空間分布 QuickTimeý Dz TIFFÅià• èkǻǵÅj êLí£ÉvÉçÉOÉâÉÄ Ç™Ç±ÇÃÉsÉNÉ`ÉÉǾå©ÇÈǞǽDžÇÕïKóvÇÇ• ÅB 距離 ←← フレームイメージ Sensor: XIS0, Energy range: 7.0-10keV 多 多 い 非X線グレード い X線グレード 頻 密集 度 ／ 距 離 一様に分布 → → 少 少 な な い い ←近い ←近い 距離 遠い→ 遠い→ ・ 非X線グレード(Grade5,7) 同士は、密集しやすい ・ X線グレード（Grade0234,6）と、非X線グレード（Grade7）の 位置の相関はない 2007. 9. 28 天文学会 2007年秋季年会 W52a 7 結果 1. イベントの空間分布 異なるエネルギー範囲で比較 Energy range: 2.5-6.0keV 非X線グレード X線グレード Energy range: 7.0-10keV 非X線グレード X線グレード どちらのエネルギー範囲においても、 ・非X線グレード(Grade5,7) 同士は、密集しやすい ・X線グレード（Grade0234,6）と、非X線グレード（Grade7）の位置の相関はない 2007. 9. 28 天文学会 2007年秋季年会 W52a 8 結果 1. イベントの空間分布 2.5-6.0keV 7.0-10keV 2.5-6.0keV 7.0-10keV FI(XIS0) BI(XIS1) ・非X線グレード（Grade5,7） 同士は、密集しやすい ・X線グレード（Grade0234,6）と、非X線グレード（Grade7）の位置の相関はない 2007. 9. 28 天文学会 2007年秋季年会 W52a 9 考察 ・非X線グレード(Grade5,7) 同士は、密集しやすい ・X線グレード（Grade0234,6）と、非X線グレード（Grade7）の位置の相関はない X線グレードは、陽子の生成するトラックに 付随して生じていない シミュレーションによると CCD検出器のハウジングで生じるX線や電子がX線グレードとなり、 バックグラウンドに寄与していると予想されている (穴田 日本天文学会2006年春季年会W65a) ハウジングで生じる二次粒子によるX線グレードのイベントであれば 空間分布に相関は見られないはず 今回解析したXISの実データは、シミュレーションの結果を支持する 2007. 9. 28 天文学会 2007年秋季年会 W52a 10 結果 2. 電子雲の広がり Sensor: XIS0, Energy range: 2.5-6.0keV Sgr A Eastのデータ フレーム数で規格化し、 非X線バックグラウンドを 差し引いてある X線のみのデータとして扱える X線グレード X線のみのデータから成るグレード分岐比と若干異なる X線の光電吸収以外のプロセスが バックグラウンドに寄与していると考えられる 2007. 9. 28 天文学会 2007年秋季年会 W52a 11 結果 2. 電子雲の広がり FI (XIS0) 0.6-1.3keV 2.5-6.0keV 7.0-10keV どのエネルギー範囲でも同じように X線のみのデータから成るグレード分岐比と若干異なる X線の光電吸収以外のプロセスも バックグラウンドに寄与している 2007. 9. 28 天文学会 2007年秋季年会 W52a 12 結果 2. 電子雲の広がり BI (XIS1) 0.6-1.3keV 2.5-6.0keV 7.0-10keV 0.6-1.3keVで、X線データとほぼ等しい 非常に小さな電子雲しか生じないプロセスが バックグラウンドとなっている可能性が高い 高エネルギー程、Grade5,6,7が大きくなっている X線の光電吸収以外のプロセスの寄与が大きくなる 2007. 9. 28 天文学会 2007年秋季年会 W52a 13 まとめ 「すざく」搭載X線CCD検出器XISの夜地球のデータを解析した 1. イベントの空間分布 X線グレード（Grade0,2,3,4,6)は、陽子が生成する密集した トラックに付随して生じていない 2. 電子雲の広がり FI： X線の光電吸収以外のプロセスもバックグラウンドに 寄与している BI：低エネルギーでは、非常に小さな電子雲しか生じない プロセスがバックグラウンドなっている可能性が高い 高エネルギーほど、 X線の光電吸収以外のプロセスの 寄与が大きくなる 2007. 9. 28 天文学会 2007年秋季年会 W52a 14
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