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X線天文衛星「すざく」搭載
X線CCD(XIS)の現状と
軟X線バンドの較正について
松本浩典(京大理)
中嶋大、山口弘悦、森英之、鶴剛、小山勝二(京大理)、
勝田哲、長井雅章、穴吹直久、並木雅章、宮田恵美、
鳥居研一、林田清、常深博(阪大理)、Eric D. Miller (MIT)、
村上弘志、尾崎正伸、堂谷忠靖(ISAS/JAXA)、
粟木久光(愛媛大)、辻本匡弘、北本俊二(立教大)、
幸村孝由(工学院大)、馬場彩、千田篤史、平賀純子(理研)
他XISチーム
内容
1. XISの概要
2. エネルギー分解能の劣化と対策
3. 低エネルギー側の感度の劣化と対策
XIS概要
•表面照射型(FI)CCD × 3
•裏面照射型(BI)CCD × 1
ダイナミックレンジ: 0.2-12keV
視野: 18分角×18分角
特徴
•安定した低いバックグラウンド
参考：穴田(ISAS)、田和(阪大)講演
•CCDとしては優れたエネルギー分解能
ただし劣化しつつある (想定内)。
•低エネルギー側での感度
これも劣化しつつある (想定外)。
エネルギー分解能
55Fe Mn Kα中心Pulse Height
55Fe Mn Kα幅
打ち上げ後、放射線損傷により、
•ゲインが下がる。
•エネルギー分解能が悪くなる。
その対策
電荷注入による性能回復を検討中（犠牲電荷法)
電荷注入の様子
転
送
方
向
転送方向
時
間
注入電荷
トラップ
X線イベント
注入電荷
ペルセウス銀河団による実証
XIS0 Segment B
He状FeのKα線
赤: 電荷注入適用
黒: 電荷注入なし
分解能 (FWHM)
157+/-4 eV
205+/-6 eV
ゲインがあがり、分解能も向上している。
低エネルギー側検出効率の劣化
超新星残骸E0102の観測 (BI CCD)
白:2005年8月
赤:2006年8月
原因: 可視光遮断幕に何かが
付いたらしい打ち上げ後開いてそのまま
=Optical Blocking Filter
=Al(0.12μｍ)+ポリイミド
(0.1μｍ)
何が付いた？
綺麗なpower-law(と思われる)天体PKS2155を観測
C, Oのエッジの深さ
から付着物の組成を
推定。
白:XIS1(BI)
赤:XIS3(FI)
O edge
C edge
C dominant な物質。
(O/C～1/10 – 1/6)
(時間変動する？)
他の元素の存在を積極
的に示す証拠はない。
厚さ(μｍ; グラファイトを仮定)
付着物の成長
E0102などを視野
中心で定期的観測
センサー毎に
付着物の量
が異なる。
グラファイトとす
るとOBF以上の
厚みが付着。
最近増加率は頭打ちになりつつあるようだ。
付着物の空間分布
太陽に照らされた地球大気
の出すNやOの輝線を利用。
O
N
XIS1(BI)で見たN輝線のイメージの時間発展の例
視野中心明るい
視野中心暗い
OBF上の付着物分布は一様ではない。
空間分布の時間発展
C柱密度(1018cm-2)
XIS1(BI)の例
4
2
0
0
4
8
視野中心からの距離(分角)
その対策
OBF上で分布が一様でないのは温度分布を反映？
OBF中心: -45度ぐらい
OBF周辺: -40度ぐらい
ちょっとでも温度を上げれば
付着物が飛ぶかも？
CCDのペルチェ(TEC)を切っ
て、ヒートパイプのヒーターを
入れれば-15℃ぐらいにでき
る！
安全性の確認
OBF自身～0.2μｍ
それよりも厚く付着しているかも。
OBFは非常にもろいので、温度変化
させても大丈夫であることを実験
実験概念図
シャッター
加熱
ジャイロの防振ゴム
ＴＱＣＭ; 付着物の厚さを測定
アウトガス
ＯＢＦ
「あかり」衛星でアウトガスを出すことが判明
ヒーターと冷凍機で
温度コントロール
付着前(8/29 22:33)
TQCM
付着後(9/3 18:32)
OBF
アウトガス
皺が出来て、色が変わる。
熱サイクル後
付着後、-45度と-10度の温度サイ
クルを、2日程度かけて５回行った。
皺が出来たが、破損などなし。
まとめ
1. ＸＩＳは概ね順調に動作している。
2. 放射線ダメージで、エネルギー分解能低下。
これは想定通り。
電荷注入による性能回復を検討中
3. 付着物により、低エネルギー側の感度が低下。
これは想定外。
温度上昇によるベーキングを検討中

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