X線検出器の絶対検出効率測定の新手法(斜入射較正法と超小型軟X線源)

测量X射线探测器绝对探测效率的新方法（斜入射校准法和超紧凑软X射线源）

• 批准号: 14654047
• 负责人: 林田 清
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14654047/
• 关键词: X線検出器; X線CCD; 検出器較正; X線発生装置

本研究の主題は入射角度を変えたX線を検出器に照射する(斜入射実験)ことで、その表面不感層の厚みを測定することにある。昨年度は表面照射型のX線CCD素子に0.4keVから2keVの範囲のエネルギーのX線を照射し、X線検出効率の比(45度入射/0度入射)から表面不感層の厚みを算出しCCD素子の設計値に近いことを確認した。本年度は不感層のより薄い裏面照射型CCD素子に対して斜入射実験を行った。表面不感層の厚みが薄いために0.27keVのX線の検出にも成功したが、X線がCCD内部で吸収される際に生じる電荷が複数のピクセルにわたって大きくひろがり、従来の解析方法でX線イベントを抽出することが難しいことがわかった。我々は、X線吸収量を測定する新たな指標PHSUMを考案して解析を行い、入射角度による検出効率の比から表面不感層の厚みを算出した。同様に入射角度を変えたX線を薄膜ガス比例計数管に照射し、その検出効率の比からX線検出効率を測定する実験も行った。測定結果は過去に測定された薄膜単体のX線透過率と0.6keV以上で矛盾がない値を与えた。0.2-0.6keVでの測定結果は有意に異なるが、この食い違いはガス表面に不感層が存在すると仮定すると説明できることを明らかにした。このような不感層は、我々の考案した斜入射法では検出できるが、窓単体の透過率を測定するだけでは決して見つからないものである。斜入射法のメリットの一つを新たに認識できた。また、この方法で検出効率を測定した薄膜ガス比例計数管は、Astro-E2衛星搭載用のX線CCDカメラの較正実験のリファレンス検出器として利用した。一方、超小型軟X線源としてはAMPTEK社が製品化したCOOL-Xを購入し、その基本特性を測定した。X線強度は十分に強く、これを試料にあてた蛍光X線を利用することで超小型較正装置が作成できる目途がたった。

这项研究的主题是通过用不同的入射角（倾斜入射实验）照射检测器来测量表面检测器的厚度。去年，我们从X射线检测效率的比率（45度入射/0度入射）中辐射出具有X射线的表面辐射X射线CCD元件，其能量范围为0.4 keV至2 keV，并计算出表面检测层的厚度（45度入射/0度）。今年，我们对具有死层的较薄的后刷CCD元素进行了倾斜的事件实验。尽管表面沉积层的薄厚度在检测0.27 keV的X射线方面也成功了，但是当X射线被吸收在CCD内部时产生的电荷在多个像素上大大扩展，因此很难使用常规分析方法提取X射线事件。我们设计了一个新的索引Phsum，该指数测量了X射线吸收量并分析了X射线吸收量，并根据入射角从检测效率的比率计算出表面检测层的厚度。同样，进行了一个实验，其中将具有不同入射角的X射线照射到薄膜气体比例计数器上，并根据检测效率的比率测量X射线检测效率。测量结果与过去在0.6 keV或更高的情况下仅测得的薄膜的X射线透射率一致。尽管测量结果为0.2-0.6KeV显着差异，但据透露，可以解释这种差异，假设气体表面上存在死层。可以使用我们设计的倾斜事件方法检测到这种死层，但是仅通过简单地测量单个窗口的透射率就无法找到它们。倾斜发生率方法的好处之一是新认可的。此外，使用此方法测量检测效率的薄膜气体比例计数器被用作参考检测器，用于安装在Astro-E2卫星上的X射线CCD摄像头的校准实验。另一方面，购买了由Amptek商业化的超紧凑型软X射线源Cool-X，并测量了其基本特征。 X射线强度足够强大，并且通过使用应用于样品的荧光X射线，我们能够创建一个超紧凑型校准装置。

项目成果

K.Hayashida, T.Shiroshoji, K.Fukuda, H.Katayama: "New Calibration Method for X-ray Detection Efficiency without using Reference Counters"SPIE Proceedings on "X-ray and Gamma-Ray Telescopes and Instruments for Astronomy". 4841. 933-944 (2003)

K.Hayashida、T.Shiroshoji、K.Fukuda、H.Katayama：“不使用参考计数器的 X 射线检测效率的新校准方法”SPIE 会议录“X 射线和伽马射线望远镜和天文学仪器”。

T.Dotani et al.: "X-ray Imaging Spectrometer(XIS) on board Astro-E2"SPIE Proceedings on "X-ray and Gamma-Ray Telescopes and Instruments for Astronomy". 4841(in press). (2003)

T.Dotani 等人：“Astro-E2 上的 X 射线成像光谱仪 (XIS)”SPIE “X 射线和伽马射线望远镜和天文学仪器”会议记录。

K.Hayashida, T.Shiroshoji, K.Fukuda, H.Katayama: "New Calibration Method for X-ray Detection Efficiency without using Reference Counters"SPIE Proceedings on "X-ray and Gamma-Ray Telescopes and Instruments for Astronomy". 4841(in press). (2003)

K.Hayashida、T.Shiroshoji、K.Fukuda、H.Katayama：“不使用参考计数器的 X 射线检测效率的新校准方法”SPIE 会议录“X 射线和伽马射线望远镜和天文学仪器”。

S.Kitamoto et al.: "Soft X-ray Transmission of Optical Blocking Filters for the X-ray CCD Cameras onboard Astro-E2"Nuclear Instruments and Methods A. 505. 683-687 (2003)

S.Kitamoto 等人：“Astro-E2 机载 X 射线 CCD 相机的光学阻挡滤光片的软 X 射线传输”核仪器和方法 A. 505. 683-687 (2003)

S.Kitamoto et al.: "Soft X-ray Transmission of Optical Blocking Filters for the X-ray CCD Cameras onboard Astro-E2"Nuclear Instruments and Methods A. (accepted). (2003)

S.Kitamoto 等人：“Astro-E2 机载 X 射线 CCD 相机的光学阻挡滤光片的软 X 射线传输”核仪器和方法 A.（已接受）。