Astro-E2衛星搭載X線CCDカメラ（XIS）の軟X線領域にお

XISの軟X線領域における
検出効率測定
勝田哲、阪大XISチーム
実験装置
X線発生装置
BC
HV
0.3mA
1kV
0.7mA
5kV
真空チェンバー
(検出器を置く)
～3m
グレーティング
SA
480本/mm
SX
1440本/mm
実験時のチェンバー内部の配置
X線
CCD
XIS（BI0）
～50 cm
可動軸
分散スペクトル

イベント抽出した画像
FWHM～5eV
O-Kα
（0.53keV）
C-Kα
(0.28keV)
分散方向
検出イベント数
エネルギー
projection
阪大でのXIS検出効率較正手順
1. 比例計数管（PC）の検出効率
3. FMの検出効率
PC
分散X線
分散X線
スリット
斜入射較正法:垂直入射と45º入射の
検出強度の比から絶対効率を求める
2. EU（Engineering Unit）の検出効率
分散Ｘ線をXIS-CCDに照射
し、各エネルギーに対する検
出イベント数を測定する（分
散スペクトル）
FM-BI1
XIS-EUのPCに対する相対効率測定
1
XIS-EU
0.1
分散X線
XIS-EU QE
Model XISEU QE
0.01
0.2
XIS-EU or
XIS-FM
0.4
0.6 0.8 1
Ex(keV)
スリット
EU
ON/OFF
PC
連続的なエネルギーに対
する検出効率の比
分散スペクトルの変化
Period 1
～2004. 04
Period 2
2004. 04
～2004. 06
Period 3
2004. 07～
Period 1 :
FIの較正実験
Period 2 :
BIの低エネルギー側の較正
Period 3 :
BIの高エネルギー側の較正
ターゲットの汚れ

Period 2の使用前と使用後のターゲット
タングステンフィラメントから熱電子を銀のターゲットに衝
突させている
黒い汚れはタングステンと思われる。
入射X線スペクトルの変化と基準とするエ
ネルギーバンドの相対検出効率
同じ条件で測定した分散スペクトル
2004.2.4 (FM)
2003.12.30(EU)
E
繰り返し同じ条件で測定
Counts/8sec (log)
2004.4.5 (EU)
エネルギーEでの
2004.4 (EU)
相対検出効率
K(E)倍
2004.2 (FM)
2004.2 (EU)
y=at+b
y=K(E)×(at+b)
2003.12(EU)
X線発生装置からのスペクトルが
X線発生装置の稼働時間の
滑らかな関数として変化する。
稼働時間 [h]
Period 2の基準バンド
y=at2+bt+c
y=K(E)×(at2+bt+c)
0.44-0.47 keV
Period 3の基準バンド
1.1
1.6-1.65 keV
その他のエネルギーバンドの
相対検出効率
Ratio
cts of each band
cts of reference band
＝a×t + b
for EU
K(a×t + b) for FM
エネルギーEのバンドのQEは
Kref×K(E)×QE(EU)
稼働時間[h]
0.8-0.83 keV
0.6-0.65 keV
フィッティング結果の例（Period1）
基準エネルギーバンド
0.6-0.65 keV
0.6-0.65/ref
W-M/ref
強度変動をうまく表
せていない例
フィッティング結果の例（Period2）
基準エネルギーバンド
0.44-0.47 keV
0.6-0.65/ref
O-K/ref
フィッティング結果の例（Period3）
基準エネルギーバンド
1.6-1.65 keV
1.1-1.2/ref
Si-Kβ/ref
スペクトルの形の変化（a/b）
cts of each band
cts of reference band ＝a×t + b
a/b×100
a/b×100
黒の□：連続成分
赤の□：特性X線
[% / h]
[% / h]
黒の□：連続成分
赤の□：特性X線
Period1
Period 2 + Period 3
XIS-EUとの相対検出効率
(Kref、Kref×K)
FI0
FI01
系統誤差: 5%以下
FI02
FI3
XIS-EUとの相対検出効率
(Kref、Kref×K)
BI1
BI0
～80倍@0.28 keV
～10倍@0.6 keV
CCDの構造を考えたモデルによる
フィッティング
Fitting Model
パラメータ
SiO2層
Si層
XIS-FM(FI-3)
空乏層
赤線：モデル
不感層の厚み
SiO2 [mm]
0.530±0.002
Si [mm]
0.288±0.002
参考：XIS-EU
SiO2 [mm]
Si [mm]
0.566±0.005
0.300±0.003
検出効率モデルによるフィッティング
●全てのエネルギーで
検出効率は1に近い
BI1
●酸素の吸収端が小さい
赤線：モデル
●モデルにはファクター
”1.06” を掛けている。
⇒現在の系統誤差の目安
―不感層の厚さ―
SiO2[μm]
0.029±0.003
Si [μm]
<1×10-4
HfO2 [μm]
0.005 (fixed)
0.001 (fixed)
Ag [μm]
BI-CCDの表面不感層について
不感層の厚さの上限
値が決まる
青線：入射X線（推測）
赤線：モデル
0.45
水による吸収と考える
⇒ H2O ＝ 0.159±0.0025μm
(0.115μm for SiO2)
(0.08 μm for HfO2)
0.5 0.55
keV
0.6
H2Oの厚み[μm]
H2Oの厚み[μm]
H2O (?)の厚みの時間変化
Period 2
BI0
Period 2
BI1
BI1のH2Oの厚みの上限値：0.11μm
BI0のH2Oの厚みの上限値：0.16μm
Period 3
BI0
H2Oの厚み0.11μmのときの
検出効率
0.2
1
まとめ
0.2-2.2keVでの検出効率を測定した（統計誤
差は１％以下、系統誤差は～５％で求めた）。
 X線発生装置のスペクトル変化を補正する新
たな解析手法を開発した。
 BI-CCDの検出効率はEUの～[email protected]、
～1.3倍@1.6keV。
FI-CCDについてはEUの～1.1倍@0.5keV。
 BI-CCDの表面不感層の厚みの上限値を
0.11μm（BI1）、0.16μm(BI0)と求めた。


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