太陽フレア秒角硬X線撮像分光観測で探る宇宙プラズマと宇宙高エネルギー現象の研究

利用太阳耀斑角秒硬X射线成像光谱观测研究宇宙等离子体和宇宙高能现象

• 批准号: 21H04486
• 负责人: 渡辺 伸
• 金额: $ 26.71万
• 依托单位: Japan Aerospace EXploration Agency
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-05 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04486/
• 关键词: 太陽フレア; 硬X線撮像分光観測; CdTe半導体検出器; 粒子加速; 宇宙プラズマ

本研究では、太陽フレアに対して、初めてのX線・硬X線直接撮像分光観測をFOXSI-4ロケット実験にて、実現させ、太陽フレアにおける粒子加 速とプラズマ加熱の過程を観測的に解明することを目的とする。この観測を実現するために、我々が世界で初めて開発に成功した両面ストリップ型のテルル化カドミウム(CdTe)半導体撮像検出器の開発研究を進展させ、太陽フレアのX線・硬X線直接撮像分光観測に適するように、設計、改良するとともに、精緻な較正試験、性能試験を通して、観測装置システムとして完成させる。当概年度では、FOXSI-4ロケット実験搭載用、CdTe半導体両面ストリップ型検出器の追加製作を実施した。前年度の製作分の動作確認試験で 、製造工程の確定はできたので、同じ工程での製作を実施した。また、読み出しASICで動作不良になっていたものがあったが、ASICの再実装を行い、正常動作になるように修復することができた。検出機部分の製作と並行して、観測装置システムとしてのインテグレーションを実施した。フライト用のFPGA IPの確定、オンボードのデータ収集、データ処理ソフトウェアとの噛み合わせ試験を実施して、システムとしての開発 、試験を行なった。また、米国が設計、製造を担当する検出器のハウジングと読み出し回路のハウジングに、組み込み、ペイロードシステムに組み込むために、フライト候補品を米国側へ送付した。FOXSI-4の観測装置システムを模擬し、実際に得られる観測データを再現できるようなシミュレータの開発を開始し、そのための計算機の用意を行なった。

这项研究的目的是实现FoxSI-4火箭实验中太阳耀斑的首次直接X射线和硬X射线成像光谱，并了解太阳耀斑中粒子加速度和血浆加热的过程。为了实现这一观察，我们将开发和研究推进了世界上第一个双面带状带状牙花酸（CDTE）半导体成像探测器，并设计和精制它适用于直接的X射线和硬射线成像光谱，并通过精确的校准和性能测试和性能测试完成，并完成作为观察设备系统的完成。在当前财政年度，进行了用于安装FOXSI-4火箭实验的CDTE半导体双面式探测器的额外制造。在上一年生产的操作确认测试中确认了制造过程，因此我们进行了相同的生产过程。另外，一些读取的ASIC是故障的，但他们能够重新实现ASIC并将其修复至正常操作。与探测器部分的制造并行，进行了集成作为观察装置系统。通过确认航班，收集机上数据并执行机上数据处理软件的FPGA IP来开发和测试作为系统。美国还向美国派出飞行候选人，以集成到探测器的住房和读取电路的住房，该读取电路是由美国设计和制造的，并将其集成到有效载荷系统中。我们开始开发一个模拟器，该模拟器模拟FOXSI-4的观察装置系统，并可以重现实际观察到的数据，并为此目的准备了计算机。

项目成果

Wide-gap CdTe strip detectors for high-resolution imaging in hard X-rays

用于硬 X 射线高分辨率成像的宽间隙 CdTe 条状探测器

• DOI: 10.1016/j.nima.2023.168175
• 发表时间: 2023
• 期刊: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment
• 作者: Nagasawa Shunsaku;Minami Takahiro;Watanabe Shin;Takahashi Tadayuki
• 通讯作者: Takahashi Tadayuki

太陽観測ロケット実験 FOXSI-4 に向けたワイドギャップCdTe ストリップ検出器の開発と性能評価 III

太阳观测火箭实验FOXSI-4 III宽禁带CdTe条状探测器研制及性能评估

• 发表时间: 2023
• 作者: 長澤俊作;南喬博;高橋忠幸;渡辺伸;新井翔大;岩田季也;小高 裕和;高嶋聡;加島颯太;佐藤慶暉;清水里香;成影典之
• 通讯作者: 成影典之

太陽観測ロケット実験FOXSI-4に向けたワイドギャップCdTeストリップ検出器の開発と性能評価 II

太阳观测火箭实验FOXSI-4 II宽禁带CdTe条状探测器研制及性能评估

• 发表时间: 2022
• 作者: 長澤俊作;南喬博;高橋忠幸;渡辺伸;市橋正裕;岩田季也;小高 裕和;高嶋聡;谷本敦;丹波翼;渡邊泰平;神谷好郎;成影典之
• 通讯作者: 成影典之

Imaging and Spectral Performance of Wide-gap CdTe Double-Sided Strip Detectors

宽间隙 CdTe 双面条状探测器的成像和光谱性能

• 发表时间: 2022
• 作者: S.Nagasawa;T.Minami;S.Watanabe;T.Takahashi
• 通讯作者: T.Takahashi

太陽観測ロケット実験 FOXSI-4 に向けたワイドギャップ CdTe ストリップ検出器の開発と性能評価

太阳观测火箭实验FOXSI-4宽禁带CdTe条状探测器研制及性能评估

• 发表时间: 2021
• 作者: 長澤俊作 ; 南喬博 ; 高橋忠幸 ; 渡辺伸
• 通讯作者: 渡辺伸