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第2世代テルル化カドミウム検出器を用いた高感度の宇宙γ線検出器の実証研究

采用第二代碲化镉探测器的高灵敏宇宙伽马射线探测器验证研究

基本信息

批准号：
14740135
负责人：
中沢知洋
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Institute of Space and Astronautical Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

宇宙からやってくる数百keVの軟ガンマ線には、重元素生成に伴うラインガンマ線や、時に百万光年にもわたる大規模な粒子加速に伴う非熱的な放射が現れる。本研究では第2世代CdTeダイオードの優れた検出効率と分光能力を活かし、アクティブシールドによるバックグラウンド除去技術と組み合わせて、軟ガンマ線の高感度検出器の実現を目指す。具体的には、プロトタイプ検出器を、軽量・低消費電力という枠内で製作し、2003年度は、これを大気球に搭載して実際の宇宙観測まで行なった。主検出部は、本研究で昨年度に実証が進められた、ガードリング電極つきのCdTeダイオードの発展型のピクセル検出器を採用した。また、CsIシンチレータとフォトダイオードを組み合わせたものを、シールドとした。読み出しは、我々のグループの別の研究で実績が得られた多チャンネルLSIを用いた。本検出器は、2003/09/03の夜に、宇宙科学研究所の大型気球B500-2のペイロードの一つとして高度41kmの飛揚をし、ブラックホール候補天体Cyg X-1のいる空を、2時間にわたって追跡した。合計3種のガンマ線観測装置と新型のデータ処理システムを搭載した、ゴンドラの観測部は、私の主導の下で、4チーム合同で制作された。検出器は正しく動作し、リーク電流の低い、CdTeダイオード検出器の優れた特性が確認された。検出器バックグラウンドを実測した結果、姿勢検出の精度さえあがれば、十分に天体を検出できることが確認された。本研究により、CdTe半導体を用いた次世代ガンマ線検出器に必要な基礎技術の、ほとんどが実証された。特に検出素子の特性や、読み出しシステムのスキームが確立したことから、今後は、検出器の実装の高密度化や、読み出し回路の高集積化など、より高性能を目指した開発を進めることが重要となる。

The universe is divided into hundreds of keV soft lines, heavy element production accompanied by millions of light years of large-scale particle acceleration accompanied by non-thermal radiation. This study aims to provide guidance for the realization of the high-sensitivity detector of the second generation CdTe detector. The specific purpose of this project is to develop a new type of detector with low power consumption, and to conduct a global survey in 2003. The main detection unit has been used in this study to improve the detection efficiency of CdTe. CsI The results of the study on the characteristics of the multi-cell LSI have been obtained. This detector is located on the night of September 3, 2003, and the large celestial body B500-2 of the Institute of Cosmic Science has a height of 41km. The candidate celestial body Cyg X-1 is in the middle of the sky and 2 times. Total of 3 kinds of line test devices, new type of data processing system, installation system, testing system, private system, 4 kinds of contract production system The detector operates normally, the current is low, and the detector's optimal characteristics are confirmed. The accuracy of the position detection and the detection of the celestial body are confirmed. In this research, the basic technologies necessary for the use of CdTe semiconductors in next-generation GaN line detectors have been proven in practice. In particular, it is important to establish the characteristics of the detector, to increase the density of the detector, to increase the integration of the detector circuit, and to improve the performance of the detector.