全天探査用広視野ＭｅＶガンマ線カメラを用いた長時間気球フライトによる天体観測

使用宽视场 MeV 伽马射线相机进行长时间气球飞行进行天文观测，进行全天空探索

• 批准号: 13J01213
• 负责人: 古村 翔太郎
• 金额: $ 2.3万
• 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: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J01213/
• 关键词: MeVガンマ線; コンプトンカメラ; ETCC; 偏光; ガンマ線バースト; 電子飛跡; SMILE; μ-PIC; シミュレーション

我々は次世代のMeVガンマ線望遠鏡として、電子飛跡検出型コンプトンカメラ(Electron Tracking Compton Camera, ETCC)の開発を進めている。ETCCは従来型コンプトンカメラと異なり反跳電子の飛跡を測定することで、優れた撮像性能に基づく強力な雑音除去性能と、6 strもの広視野を実現している。さらに昨年度までに、100-200 keVで約0.6と優れた偏光検出性能(Modulation Factor, MF)を持つことを、モンテカルロシミュレーションと密封線源を用いた室内実験の両方で確かめた。本年度は、SPring-8の偏光X線ビームラインBL08Wを利用して高統計での精密測定を行なった。182 keV直線偏光ビームを10 mm厚のアルミ板に照射し､その散乱光をETCCで測定した。ETCCに対する入射光子の偏光方向を変えて測定を行い、そのいずれにおいても得られたエネルギースペクトル及び偏光検出に関わる散乱X線方位角分布は、シミュレーションとよく一致した。得られたMFは0.56-0.61@130 keVとシミュレーションと矛盾せず、既存のコンプトン偏光計より1.5倍程度優れた値であることが確認できた。さらに広視野撮像偏光観測の実証実験として、偏光X線を光軸から約40度傾けて入射させ、撮像情報により精度の高い偏光検出が行える事を示し、世界初のX線撮像偏光検出を成功させた。今後のETCCの有効面積拡張により、気球実験でもかに星雲や明るいガンマ線バースト等について10-20％偏光検出と、衛星観測に匹敵する高精度な観測が期待できる。

The development of Electron Tracking Compton Camera (ETCC) for the next generation of MeV telescopes ETCC has a high performance in image acquisition, strong noise rejection, and visual field. Last year, at 100-200 keV, the polarization Factor (MF) performance was about 0.6%. This year, SPring-8 polarized X-ray film BL08W was used for accurate measurement of high statistics. 182 keV linearly polarized light was measured by ETCC when irradiated by a 10 mm thick optical plate. The polarization direction of the incident photons in ETCC is determined in the middle of the line, and the polarization direction of the incident photons is determined in the middle of the line. Get MF 0.56-0.61@130 keV and check the existing polarization meter 1.5 times better In addition, the implementation of polarized X-ray imaging in the field of vision has been successfully demonstrated. The polarized X-ray optical axis has been tilted at about 40 degrees. The polarized X-ray imaging in the field of vision has been successfully demonstrated. In the future, ETCC will have an effective area of 10-20% polarization detection, satellite detection and other high-precision measurements.

项目成果

電子飛跡検出型コンプトン望遠鏡を用いた天体MeVガンマ線の偏光撮像観測計画

电子径迹探测康普顿望远镜天文MeV伽马射线偏振成像观测方案

• 发表时间: 2015
• 作者: 古村翔太郎;谷森達;窪秀利;高田淳史;水本哲矢;J. D. Parker;水村好貴;澤野達哉;中村輝石;松岡佳大;中村祥吾;小田真;岸本哲朗;竹村泰斗;宮本奨平;身内賢太朗;黒澤俊介
• 通讯作者: 黒澤俊介

A performance study of an electron-tracking Compton camera with a compact system for environmental gamma-ray observation

用于环境伽马射线观测的电子跟踪康普顿相机和紧凑系统的性能研究

• DOI: 10.1088/1748-0221/10/06/c06003
• 发表时间: 2015
• 期刊: Journal of Instrumentation
• 影响因子: 1.3
• 作者: T. Mizumoto;D. Tomono;A. Takada;T. Tanimori;S. Komura;H. Kubo;Y. Matsuoka;Y. Mizumura;K. Nakamura;S. Nakamura;M. Oda;J.D. Parker;T. Sawano;N. Bando and A. Nabetani
• 通讯作者: N. Bando and A. Nabetani

New readout and data-acquisition system in an electron-tracking Compton camera for MeV gamma-ray astronomy (SMILE-II)

用于 MeV 伽马射线天文学的电子跟踪康普顿相机中的新型读出和数据采集系统 (SMILE-II)

• DOI: 10.1016/j.nima.2015.08.004
• 发表时间: 2015
• 期刊: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A
• 作者: T.Mizumoto;Y.Matsuoka ;Y.Mizumura;T.Tanimori;H.Kubo;A.Takada;S.Iwaki;T.Sawano;K.Nakamura;S.Komura;S. Nakamura;T.Kishimoto;M.Oda;S.Miyamoto;T.Takemura;J.D.Parker;D.Tomono;S.Sonoda;K.Miuchi;S.Kurosawa
• 通讯作者: S.Kurosawa

Performance Improvement of an Electron-Tracking Compton Camera by a New Track Reconstruction Method

通过新的轨迹重建方法改进电子跟踪康普顿相机的性能

• 发表时间: 2014
• 期刊: 2013 IEEE Nuclear Science Symposium Conf erence Record
• 作者: S. Komura;T. Tanimori;H. Kubo;A. Takada;J. Parker;T. Mizumoto;Y. Mizumura;S. Sonoda;D. Tomono;T. Sawano;K. Naka mura;Y. Matsuoka;Y. Sato;S. Nakamura;K. Miuchi;S. Kabuk i;Y. Kishimoto;S. Kurosawa;S. Iwaki;M. Tanaka;M. Ikeno and T. Uchid
• 通讯作者: M. Ikeno and T. Uchid

SMILE19 : 次期気球実験に向けた偏光観測シミュレーション

SMILE19：下一个气球实验的偏振观测模拟

• 发表时间: 2014
• 作者: 古村翔太郎;高田淳史;澤野達哉;岩城智;窪秀利;松岡佳大;水本哲矢;水村好貴;中村輝石;中村祥吾;小田真;Parker Joseph;園田真也;谷森達;友野大;株木重人;黒澤俊介;身内賢太朗
• 通讯作者: 身内賢太朗