Exploration of Energy Frontier in Cosmic Gamma-ray Observations

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我々のグループは、CTA小口径望遠鏡に採用された半導体光電子増倍素子の開発、調達、較正に責任を持つ。小口径望遠鏡カメラの最終設計において、半導体光電子増倍素子の増幅セルの大きさは、増幅率や光検出効率、クロストーク、消費電力などに影響するため、一番重要な仕様項目である。75ミクロンの増幅セルは、50ミクロンより10%高い光検出効率が期待できるが、増幅率が2倍高くなるため、クロストーク、消費電力も2倍以上増加する。最終的に、消費電力を抑制する観点から50ミクロンの増幅セルを選択した。半導体光電子増倍素子で発生した熱は、熱伝導性のよい接着剤で半導体光電子増倍素子用電子基板に取り付けられたヒートシンクで排熱される。そのため、電子基板にも約1 W/m/Kの熱伝導性を持つ基板素材を採用している。小口径望遠鏡カメラの設計を確定したした後、2023年に組み立てる予定のエンジニアリングカメラ(今後42台制作するカメラの初号機となる予定)の部品の調達を速やかに開始した。半導体光電子増倍素子やそのバイアス回路を実装したモジュール納期は、通常6ヶ月から8ヶ月程度であるが、熱伝導性のよい基板素材の供給が逼迫しているため、納期が15ヶ月に延長された。並行して、半導体光電子増倍素子の初期不良率や寿命を測定する試験装置や手法を確立した。この試験では、高温、高湿度の環境下における高電流での加速劣化試験を実施する。加速劣化試験用の基板を試作し、予備試験を繰り返すことで、試験基板を設計した。