Dec 4 – 5, 2015
広島大学先端物質科学研究科
Japan timezone

Scalable Readout System を利用した GEM-TPC X線偏光計の開発および性能評価

Dec 5, 2015, 10:00 AM
20m
401N講義室 (広島大学先端物質科学研究科)

401N講義室

広島大学先端物質科学研究科

東広島市鏡山1-3-1 (広島大学東広島キャンパス)

Speaker

Takao Kitaguchi (Hiroshima University)

Description

我々は天体からのX線の直線偏光を 2020 年代に観測することを目指し、 NASA/GSFC と共同で PRAXyS 衛星計画を推進しており、衛星に搭載できる GEM-TPC 偏光計を、米国で製作してきた。 それと並行して、偏光計の性能をより迅速かつ柔軟にテストするために、 衛星への搭載基準 (重量、耐震、ガスの寿命など) は満たさないが、装置の キーデバイスは同一のものを使い、同等の変調因子が期待できるX線偏光計を、 国内で製作した。 X線はガスと光電効果を起こしやすく、光電子を生じる。その射出方向は、 入射X線の電気ベクトル方向に偏るため、光電子の飛跡を撮像し、その射出 方向の分布を調べることで、X線の偏光の強さおよび向きを測定できる。 そこで我々は、21 cm角の立方体チェンバーの中に、マイクロパターンガス 検出器をインストールして、その中を 190 Torr のジメチルエーテルで 満たした。X線をチェンバー内に入れて発生した光電子の飛跡を、 GEM で増幅し、1次元のストリップ電極で読み出して、TPC 技術で撮像した。 電荷を収集するストリップ電極は、121 um ピッチで 128 ch であり、 それらから電荷を既定周期で連続して読み出すために、 CERN/RD51が開発および販売している、APV25 ASICチップ、ADCカード、 およびフロントエンドカードから成るScalable Readout Systemを利用した。 さらにデータ取得と同時に偏光測定結果を表示できる DAQ ソフトウェアも 自作した。 製作した国産偏光計を、シンクロトロン放射光施設SPring-8のビームライン BL32B2を用いて、詳細な性能評価を行った。X線エネルギーは、4.5 から 7.5 keVまでスキャンし、さらに各エネルギーで偏光感度の位置依存性および 角度依存性を調べた。 得られた光軸中心近くの変調因子は、4.5 keV で約 40% で、入射X線 エネルギーを上がると 50% まで増加した。 まだビーム照射位置を変えてドリフト距離を短くすると、電子拡散が小さく なるため、変調因子は 10%/cm ほど増加した。 これらの測定結果により、国産偏光計は、衛星搭載用のものと同程度の 偏光感度を持つことがわかった。

Primary author

Takao Kitaguchi (Hiroshima University)

Co-authors

Asami Hayato (RIKEN) Kazuki Nishida (Tokyo University of Science) Ms Megu Kubota (Student) Teruaki Enoto (Kyoto University) Toru Tamagawa (RIKEN) Wataru Iwakiri (RIKEN) Yoko Takeuchi (RIKEN)

Presentation materials