pixel 読み出し型 μ-PIC による X線偏光検出器の開発 2004年9月22日日本天文学会 2004年秋季年会京都大学理学研究科宇宙線研究室小野健一 偏光X線検出の意義 strip読み出し型μ-PIC pixel読み出し型μ-PIC 宇宙における偏光X線の発生例えば、Synchrotron放射の場合かに星雲の磁場 B 磁場に垂直な面内で直線偏光偏光方向から磁場の構造がわかる！ OSO-8衛星(1976-1978) Bragg反射を利用してかに星雲の偏光度20%を検出 ⇒それ以降有意な観測はない光電効果による検出数keV～数10keVで支配的な相互作用連続的なエネルギーに感度（Bragg反射と異なり単色ではない）光電子放出方向分布 z y 偏った形の電子雲飛程数100μm～数mm φ 偏光方向 x 入射X線偏光方向が推定できる strip 読み出し型μ-PIC （Micro pixel chamber）数100μmの光電子の飛跡をとらえたい ⇒「高位置分解能のガス検出器」があれば可能 μ-PICの出番 pixel数 256×256 (10cm×10cm) pixel間隔 400μm ⇒高い位置分解能を実現(120μm) 10cm 10cm anode（陽極） cathode （陰極） 400μm strip 読み出しによる偏光検出 stripごとに信号を足し合わせて読み出す difference factor A–C D= A+C cathode hit本数 2 A anodeが多くhitしたevent数 C cathodeが多くhitしたevent数 D A > C ヨコに偏光 0.1 0 偏光度が高いと振幅大 Ar+C2H6 20keV anode hit本数3 •1イベントごとに電子雲の形状を特定できない •検出器を回転させる必要 -0.1 X線偏光の検出に成功！ A < C タテに偏光 0 45 Angle (degree) 90 偏光検出能の向上を目指して strip 読み出し → pixel 読み出しメリット •1イベントごとに電子雲の形状を特定できる •検出器を回転させなくても偏光度が見積もれる •各pixelの波高情報が得られるデメリット •読み出し回路が膨大になる count •観測時間が短くすむ水平偏光の場合 0 45 90 電子雲が水平となす角度 (degree) pixel読み出し型μ-PIC pixelごとに読み出せるガス検出器μ-PICを開発中 pixel数16×16 = 256 pixel間隔 600μm ⇒位置分解能～200μm Imagingが可能 600μm 1cm 1cm 256ch 読み出し回路 ASD & Encoder μ-PIC 256ch (analog) 8ch (32pixel x 8) (summed analog) Amplifier Shaper Discriminator (ASD) Encoder 256ch (digital) 32pixel分の信号 gas gain ～5000 150nsec 30mV Ar(90%) + C2H6 55Fe(5.9keV) 3 – 104 gas gain 10 (10%) 位置情報の圧縮 32bit x 8clock / 1event 現在開発中 VME Memory Board 今後の展望電子雲の2次元 digital patternを得ることが目標 - 32pixelをまとめた信号から基礎特性を評価 - 256chを読み出すための回路を開発中 - digital patternから電子雲の角度分布を求め、偏光度を測定する予定さらには各pixelからの波高情報を用いて、より偏光検出能力の高いpixel読み出し型μ-PICの開発を目指す ⇒来年はじめに、KEKにて100%に近い放射光を用いた実験を行なう予定旧型読み出し回路 ASD & Encoder 512 ch (analog) μ-PIC(256 x 256) 512 ch (digital) Amplifier Shaper Discriminator Amp + 位置情報のdigital化 8ch (summed analog) 32bit / 1event (50MHz) VME Memory Board Encoder 位置情報の圧縮