宇宙線の加速機構に迫るＸ線ＳＯＩピクセル検出器の開発

开发接近宇宙射线加速机制的X射线SOI像素探测器

• 批准号: 15J01842
• 负责人: 松村 英晃
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J01842/
• 关键词: 超新星残骸; SOIピクセル検出器; 過電離プラズマ; FORCE衛星計画; 宇宙線加速; XRPIX; X線天文学; 再結合プラズマ; SOI検出器; X線ピクセル検出器

今年度は、超新星残骸 IC 443の天体解析および、イベント駆動型SOIピクセル検出器 XRPIXのエネルギー分解能向上のための素子開発を行った。昨年度の研究により、超新星残骸 G166.0+4.3 の分子雲が相互作用している領域から再結合優勢な過電離プラズマを発見し、過電離プラズマの生成起源が冷たい分子雲との熱伝導であると結論付けた。他の超新星残骸も同様に調査するため、IC 443 に着目した。IC 443 は分子雲と相互作用している超新星残骸であり、先行研究より中心領域から過電離プラズマが発見されている。しかし、分子雲と接触している領域のプラズマの状態は調査されていない。私の解析によって、この領域もプラズマが過電離状態であることを確認た。また、期待していた通りこのプラズマの電子温度は、他の領域よりも優位に低い値であった。G166.0+4.3 の結果と同じく、過電離プラズマの起源が分子雲との熱伝導であることを強く示唆する結果である。本研究については、国際学会の口頭発表および主著論文としてで報告した。素子開発については、素子の大面積化とエネルギー分解能の向上に務めた。サイズが 15.3 mm x 21.9 mm (二枚並べることで衛星搭載要求性能達成) の大面積素子を開発し、性能評価を行った。素子の全ての領域から正常なスペクトルが取得できることを確認した。また、エネルギー分解能の向上を目的としてDoble SOI 構造を導入し、回路層とセンサー層の容量結合を遮断した素子の開発を行った。この素子でイベント駆動読み出しにてエネルギー分解能 346 eV at 6.4 keV のスペクトル性能を達成し衛星搭載の要求性能 300 eV at 6 keV に大きく近づいた。これらの結果は国際学会の口頭発表で報告し、共著論文にて執筆中である。

今年，我们对超新星残留物IC 443和一个元素进行了天体分析，以改善事件驱动的SOI像素像素检测器XRPIX的能量分辨率。去年的一项研究发现，在Supernova残留物的分子云G166.0+4.3相互作用的区域中，重组为主导的血浆，并得出结论，被封闭等离子体的起源是与冷分子云的热传导。为了以相同的方式研究其他超新星残留物，我们专注于IC443。IC443是一种与分子云相互作用的超新星残留物，并且先前的研究发现了中部地区的中离子血浆。但是，尚未研究与分子云接触区域的血浆状态。我的分析证实，等离子体也处于该区域的占领状态。此外，正如预期的那样，该等离子体的电子温度优于其他区域。与G166.0+4.3的结果相似，这很大程度上表明，被封闭的等离子体的起源是用分子云进行热传导。这项研究据报道是日本国际学会的口头介绍，也是主要论文。关于设备开发，我们致力于增加设备的面积并改善能源分辨率。我们开发了一个大面积元素，大小为15.3毫米x 21.9毫米（卫星安装所需的相同侧面性能），并评估了性能。已经确认可以从设备的所有区域获得正常光谱。此外，为了改善能量分辨率，引入了Doble SOI结构，并开发了阻断电路层和传感器层之间电容耦合的元素。该设备通过事件驱动的读数在6.4 keV处获得了能源分辨率的光谱性能，在安装在卫星上时，在6 keV处带来了重要的方法。这些结果在国际科学学会的口头演讲中报告，目前正在共同撰写的论文中。

项目成果

The first back-side illuminated types of Kyoto's X-ray astronomy SOIPIX

京都第一批背照式 X 射线天文学 SOIPIX

• DOI: 10.1016/j.nima.2016.04.012
• 发表时间: 2016
• 期刊: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A
• 作者: M. Itou;T. G. Tsuru;T. Tanaka;A. Takeda;H. Matsumura;S. Ohmura;H. Uchida;S. Nakashima;Y. Arai;I. Kurachi;K. Mori;R. Takenaka;Y. Nishioka;T. Kohmura;K. Tamasawa and C. Tindall
• 通讯作者: K. Tamasawa and C. Tindall

Improving Charge-Cllection Efficiency of Kyoto's SOI Pixel Sensor

提高京都 SOI 像素传感器的电荷收集效率

• 发表时间: 2015
• 作者: Kazuki Takahashi;Kana Ishii;Masakane Yamashita;Hideaki Matsumura
• 通讯作者: Hideaki Matsumura

Toward the Understanding of the Physical Origin of Recombining Plasma in the Supernova Remnant IC 443

• DOI: 10.3847/1538-4357/aa9bdf
• 发表时间: 2017-11
• 期刊: The Astrophysical Journal
• 作者: Hideaki Matsumura;Takaaki Tanaka;H. Uchida;H. Okon;T. Tsuru

X線天文衛星「すざく」による銀河系超新星残骸の過電離プラズマの形成プロセスの研究

利用X射线天文卫星“朱雀”研究银河超新星遗迹中超电离等离子体的形成过程

• 发表时间: 2018
• 作者: H.Matsumura;T.G.Tsuru;T.Tanaka;A.Takeda;M.Ito;S.Ohmura;Y.Arai;K.Mori;Y.Nishioka;R.Takenaka;T.Kohmura;上里 友弥;松村英晃
• 通讯作者: 松村英晃

Localized Recombining Plasma in G166.0+4.3: A Supernova Remnant with an Unusual Morphology

• DOI: 10.1093/pasj/psx001
• 发表时间: 2017-01
• 期刊: arXiv: High Energy Astrophysical Phenomena
• 作者: Hideaki Matsumura;H. Uchida;Takaaki Tanaka;T. Tsuru;M. Nobukawa;K. Nobukawa;Makoto Itou