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。

我们正在开发电子跟踪康普顿相机（ETCC）作为下一代 MeV 伽马射线望远镜。与传统的康普顿相机不同，ETCC测量反冲电子的轨迹，基于出色的成像性能和6str的宽视场，实现了强大的降噪性能。此外，到去年，我们通过蒙特卡罗模拟和使用密封辐射源的实验室实验证实，它在100-200 keV下具有约0.6的出色偏振检测性能（调制因子，MF）。今年，我们使用 SPring-8 的偏振 X 射线光束线 BL08W 进行了具有高统计量的精确测量。用182keV线偏振光束照射10mm厚的铝板，并使用ETCC测量散射光。通过改变ETCC上入射光子的偏振方向进行测量，与偏振检测相关的能谱和散射X射线方位角分布与模拟结果吻合良好。获得的MF为0.56-0.61@130 keV，与模拟一致，并证实比现有康普顿旋光计好约1.5倍。此外，作为宽视场成像偏振观察的示范实验，偏振X射线以与光轴约40度的角度入射，成像信息被用来证明可以成功地进行高精度偏振检测。实现了世界上第一个 X 射线成像偏振检测。未来通过扩大ETCC的有效面积，我们预计即使在气球实验中也能探测到10-20%偏振的蟹状星云和明亮的伽马射线爆发，观测精度堪比卫星观测。

项目成果

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
• 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. B;o;A. Nabetani
• 通讯作者: A. Nabetani

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
• 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;T. Uchid
• 通讯作者: 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

An Electron-Tracking Compton Telescope for a Survey of the Deep Universe by MeV gamma-rays

用于通过 MeV 伽马射线探测宇宙深处的电子跟踪康普顿望远镜

• DOI: 10.1088/0004-637x/810/1/28
• 发表时间: 2015
• 作者: T. Tanimori; H. Kubo; A. Takada; S. Iwaki; S. Komura; S. Kurosawa; Y. Matsuoka; K. Miuchi; S. Miyamoto; T. Mizumoto; Y. Mizumura; K. Nakamura; S. Nakamura; M. Oda; J. D. Parker; T. Sawano; S. Sonoda; T. Takemura; D. Tomono; K. Ueno
• 通讯作者: K. Ueno

電子飛跡検出型コンプトン望遠鏡が持つMeVガンマ線偏光撮像能力の検証

电子径迹探测康普顿望远镜MeV伽马射线偏振成像能力验证

• 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