Development of novel X-ray detector to understand cosmic reionization by surveying distant AGNs

开发新型 X 射线探测器，通过测量遥远的 AGN 来了解宇宙再电离

• 批准号: 20KK0071
• 负责人: 中嶋 大
• 金额: $ 11.98万
• 依托单位: Kanto Gakuin University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-10-27 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20KK0071/
• 关键词: X線; 天文学; 衛星搭載機器; X線天文学; AGN; DepFET

日独の共同研究により、将来の大有効面積X線望遠鏡の焦点面検出器として、高速低雑音X線撮像分光検出器を開発することが本研究の最終目的である。そのために、独マックスプランク地球外物理学研究所(MPE)の研究者が中心となりアクティブピクセルセンサDepFETあるいは高速低雑音デバイスPNCCDを開発し、並行して我々が左記センサに対応した電源回路および駆動・読み出し回路を開発する。2022年度は、PNCCDを含むX線イメージャの信号処理を行うことが出来るバックエンド回路ロジックを開発した。1024(1k)あるいは2048(2k)ピクセル四方のイメージセンサを最大50fps(frame per second)の頻度で撮像し、各画像中に含まれる信号電荷を検出し、その信号の座標情報、検出した時刻情報、さらに信号電荷量に比例した信号波高値を記録する。これらの機能を、FPGAとCPUが一体となったSoC (System on chip)に実装した。SoCを実装したバックエンド回路基板と、X線イメージャの例としてCMOSセンサを用いたフロントエンド基板を接続し、X線イメージングカメラを製作した。機能性能を確認するため、単色のX線を照射して撮像分高性能を確認した。結果として、6keVのX線に対するエネルギー分解能が室温のCMOSで250eV(FWHM)という結果を得た。センサを冷却していないために暗電流が高く、そのため既存のX線天文衛星よりもエネルギー分解能は高いが、50fpsという、既存の衛星搭載CCDカメラに対しておよそ200倍の速度で撮像を実現した。

In the future, there will be a wide range of X-ray, high-speed bass X-ray spectrometer, high-speed bass X-ray spectrometer and high-speed bass X-ray spectrometer. The research center of the Institute of extra-terrestrial Physics (MPE) is responsible for the high-speed, low-tone, high-speed, low- In the year 2022, the PNCCD contains information about the signal of the emergency response. The operation of the loop is very important. 1024 (1k), 2048 (2k), 2048 (2k), 2048 (2k), 2048 (2k), 2048 (2k), 2048 (2k), 2048 (2k), 2048 (2k), 2048 (2k), 2048 (2k), 2048 (2k), 2048 (2k), 2048 (2k), 2048 (2k), 2048 (2k), 2048 (2k), 2048 (2k), 2048 (2k), 2048 (2k), 2048 (2k), 2048 (2k). The machinery and power equipment, FPGA and CPU equipment should be installed as a whole, and the SoC (System on chip) equipment should be installed. The SoC installs the circuit substrate, the X circuit substrate, the CMOS substrate, the circuit substrate and the circuit substrate. The machine performance can be used to confirm the performance of the camera, and the color and X-ray images can be divided into high-performance ones. Results the results showed that the decomposition of 6keV X-ray diffraction at room temperature CMOS250 eV (FWHM) showed good results. The current is very high, and the existing X-ray astronomical satellite is very efficient. The decomposition energy is high, 50fps is high, and the speed of CCD satellite is 200 times faster.

项目成果

GEO-X (GEOspace x-ray imager)

GEO-X（GEOspace X 射线成像仪）

• DOI: 10.1117/12.2629107
• 发表时间: 2022
• 期刊: SPIE
• 作者: Ezoe Yuichiro;Funase Ryu;Nagata Harunori;Miyoshi Yoshizumi;Nakajima Hiroshi;Mitsuishi Ikuyuki;Ishikawa Kumi;Kawabata Yosuke;Nakajima Shintaro;Kamps Landon;Numazawa Masaki;Yoneyama Tomokage;Hagino Kouichi;Matsumoto Yosuke;Hosokawa Keisuke;Kasahara Satoshi
• 通讯作者: Kasahara Satoshi

Optical blocking performance of CCDs developed for the X-ray Astronomy Satellite XRISM

为 X 射线天文卫星 XRISM 开发的 CCD 的光学阻挡性能

• DOI: 10.1016/j.nima.2020.164374
• 发表时间: 2020
• 期刊: Nuclear Inst. and Methods in Physics Research, A
• 作者: Uchida;Hiroyuki; Tanaka;Takaaki; Amano;Yuki; Okon;Hiromichi; Tsuru;Takeshi G.; Nakajima;Hiroshi; Noda;Hirofumi; Hayashida;Kiyoshi; Matsumoto;Hironori; Hanaoka;Maho; Yoneyama;Tomokage; Okazaki;Koki; Asakura;Kazunori; et al.
• 通讯作者: Kazunori; et al.

地球磁気圏 X 線撮像計画 GEO-X (GEOspace X-ray imager) 搭載検出器の 軟 X 線応答評価

安装在地球磁层X射线成像程序GEO-X（GEOspace X射线成像仪）上的探测器的软X射线响应评估

• 发表时间: 2022
• 作者: 松本拓也;中嶋大;他
• 通讯作者: 他

Spectroscopic performance and radiation tolerance of X-ray CMOS detector for micro-satellite instrument

微小卫星仪器X射线CMOS探测器的光谱性能和辐射耐受性

• 发表时间: 2021
• 作者: H. Nakajima;et al.,
• 通讯作者: et al.,

Suzaku detection of solar wind charge exchange emission from a variety of highly ionized ions in an interplanetary coronal mass ejection

• DOI: 10.1093/pasj/psab015
• 发表时间: 2021-02
• 期刊: Publications of the Astronomical Society of Japan
• 影响因子: 2.3
• 作者: K. Asakura;H. Matsumoto;K. Okazaki;T. Yoneyama;H. Noda;K. Hayashida;H. Tsunemi;H. Nakajima;S. Katsuda;Daiki Ishi;Y. Ezoe