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，我们对超新星遗迹 IC 443 进行了天文分析，并开发了一些元件来提高事件驱动的 SOI 像素探测器 XRPIX 的能量分辨率。去年的研究在超新星遗迹G166.0+4.3分子云相互作用的区域发现了以重组为主的超离子等离子体，这表明超离子等离子体的起源是与冷分子云的热传导。为了以同样的方式研究其他超新星遗迹，我们重点关注 IC 443。 IC 443 是一颗与分子云相互作用的超新星遗迹，之前的研究已在其中心区域发现了超电离等离子体。然而，尚未研究与分子云接触的区域中的等离子体的状态。我的分析证实该区域的等离子体也处于超电离状态。此外，正如预期的那样，该等离子体中的电子温度明显低于其他区域。与G166.0+4.3的结果类似，该结果强烈表明超离子化等离子体的起源是与分子云的热传导。这项研究在一次国际会议上进行了口头报告，并作为主要作者论文进行了报道。在器件开发方面，努力增加器件面积并提高能量分辨率。我们开发了尺寸为 15.3 mm x 21.9 mm 的大面积元件（通过排列两个元件以实现卫星上所需的性能），并评估其性能。已证实可以从装置的所有区域获得正常光谱。此外，我们还引入了 Doble SOI 结构来提高能量分辨率，并开发了一种阻止电路层和传感器层之间电容耦合的元件。通过该器件，我们在事件驱动读出中实现了 6.4 keV 下 346 eV 能量分辨率的光谱性能，这更接近星载卫星所需的 6 keV 下 300 eV 的性能。这些结果在一次国际学术会议上以口头报告形式报告，目前正在共同撰写一篇论文。

项目成果

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: 松村英晃

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
• 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;C. Tindall
• 通讯作者: 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: Hideaki Matsumura

The origin of recombining plasma and the detection of the Fe-K line in the supernova remnant W28

重组等离子体的起源及超新星遗迹W28中铁钾线的探测

• DOI: 10.1093/pasj/psy022
• 发表时间: 2018
• 影响因子: 2.3
• 作者: Okon Hiromichi et al.

A study of the origin of recombining plasma in the supernova remnants IC 443

超新星遗迹 IC 443 中重组等离子体起源的研究

• 发表时间: 2017
• 作者: Hideaki Matsumura et al.