宮本 八太郎（日大、理化学研究所） 三原 建弘、桜井 郁也、小浜 光洋（理化学研究所） 偏光検出用八角シンチレータ の性能 宮本 八太郎（日大、理化学研究所） 三原 建弘、桜井 郁也、小浜 光洋（理化学研究所） タイトル

X線偏光検出の重要性 →新しい観測量「偏光」の導入 今までの宇宙Ｘ線天文学の観測 非熱的宇宙の証拠 散乱型Ｘ線偏光計の試作器として、 イメージ スペクトル 時間変動 　→新しい観測量「偏光」の導入 非熱的宇宙の証拠 シンクロトロン放射などの放射機構・ 放射ジオメトリ・輻射輸送過程 についての新しい情報が得られる Ｃｈａｎｄｒａによるカニ星雲（イメージ） 偏光は新たな観測量→理研でも、偏光検出器の開発→散乱型Ｘ線偏光計の試作器として、 八角シンチレータ偏光計を作った。 散乱型Ｘ線偏光計の試作器として、 『八角シンチレータ偏光計』を作った

偏光Ｘ線の検出原理 コンプトン散乱の散乱光放出異方性

八角シンチレータとは 12mm 20mm Top view Side view Bottom view NaI 0 NaI 1 NaI 2 NaI 3 NaI 5 NaI 6 NaI 7 NaI 4 Top view 12mm 20mm 八角シンチレータに用いられている結晶の性質 密度 (g/cm3) 光量 (%) 蛍光減衰　時間(ns) トムソン長 (cm) NaI 3.67 100 230 1.59 BaF2 4.89 16 620 1.21 Plastic (BC408) 1.032 29 2.1 4.24

偏光検出全体図 Ｄｙ１１ C slow(f<1Mhz) ＸＬ C fast(f>10MHz) 抵 ＸＲ 抗 C 分 割 ＹＬ C トリガー Ｄｙ１１ C slow(f<1Mhz) ＸＬ 遅延線 C fast(f>10MHz) 抵 抗 分 割 ＸＲ C ＹＬ C ＹＲ E 『エレキも含めた検出器全体図』 C 信号読み出し回路 ブリーダー＆プリアンプ回路 位置検出型ＰＭＴ(R8520-00-C12)

ＫＥＫ ＰＦ１４Ａにおける実験 Ｅ Ｅ 八角シンチレータ偏光計 ・２結晶分光により単色化されたＸ線 を１ｍｍ×１ｍｍにコリメート スリット 八角シンチレータ偏光計 ２結晶分光器 ・２結晶分光により単色化されたＸ線 　を１ｍｍ×１ｍｍにコリメート ・偏光方向：垂直 　→「水平方向への散乱光が多い」 ・使用エネルギー： 　３０、４０、６０、８０ [keV] ＰＦ１４のビーム内容、『実験セットアップの写真と図』 Ｅ

→１０個の結晶での信号が正しく区別できている 結果１～イベントの分離～ NaI 2 速い成分 NaI 3 NaI 1 プラスチックでのイベント NaI 4 NaI 0 NaIでのイベント NaI 5 NaI 7 BaF2でのイベント Xyplot、slow/fast 「ちゃんと１０種類に分かれている」 Xyplot.gif(60keV) NaI 6 パルスハイト 遅い成分 X線による蛍光の起きた位置 信号を遅い成分／速い成分に分けた図 →１０個の結晶での信号が正しく区別できている

結果２～スペクトル～ NaI カウント NaI NaI BaF2 BaF2 Plastic Plastic (60keV) NaI カウント NaI NaI Plastic BaF2 Plastic BaF2 パルスハイト 10本の結晶での遅い成分のスペクトル Slowスペクトル 各結晶の光電吸収の発光量とイベント分岐比 ・NaI8本の光量は ±15%でそろっている ・各結晶の光量は 　期待どおりである ・各結晶へのイベント 　の分岐比は 　計算どおりである Peak ch エネルギー [ keV] 発光量比 （60keV相当） カタログ値 イベント 分岐比 計算値 NaI(平均) 369.9 54 (90o) 100 0.43 BaF2 56.5 　 60 14 16 0.55 0.51 plastic 64.0 60 29 0.02 0.04

モジュレーション 偏光の検出に成功 ２山のサインカーブになった カウント 40keV 0.34 45度回転 0.33 45度回転 水平方向のNaI 30000 20000 10000 40keV モジュレーション 0.34 45度回転 モジュレーション 30000 20000 10000 モジュレーション 0.33 ２山のサインカーブになった 45度回転 30000 20000 10000 検出器を回転させても、 同じようなモジュレーションが出ている モジュレーション 0.34 45度回転 ２７０度→０度 偏光の検出に成功 カウント 30000 20000 モジュレーション 10000 0.34 NaI ID 0 2 4 6

モジュレーションとＭ因子 30keV 40keV 60keV 80keV 各エネルギーでのモジュレーションとM因子 0 2 4 6 30000 カウント 20000 10000 0 2 4 6 0 2 4 6 0 2 4 6 0 2 4 6 NaI番号 NaI番号 NaI番号 NaI番号 各エネルギーでのモジュレーションとM因子 （M因子：100%偏光が入った時のモジュレーション） エネルギー 　（keV） モジュレーション 　偏光度　　(%) 装置の Ｍ因子 30 0.46 82 0.56 40 0.34 80 0.43 60 0.36 78 75 0.57 30keV:k0countssin(0度) 40keV:h2countssin(90度) 60keV:s4_8countssin(180度) 80keV:u0_2countssin(0度)

まとめ 八角シンチレータ偏光計を試作し、性能を確かめた NaI８本、BaF2、プラスチックへのイベント光量、分岐比はだいたい計算どおり 　　→正しくイベントを受けて分離できている 偏光の検出に成功し、八角シンチレータの 　 偏光度の検出効率（Ｍ因子）は0.46-0.57であった

→３種類へのイベントの分岐比は大体計算どおりであった イベント分岐比 BaF2 NaI 比 プラスチック Evratio、 efficikleinPF.gif エネルギー[keV] 3種類の結晶でのイベントの分岐比 →３種類へのイベントの分岐比は大体計算どおりであった

fast/slow plotの説明 fast slow →図の傾きはfast/slow 時間 NaI 発光量 プラスチック BaF2 0.1μｓ １μｓ →図の傾きはfast/slow

散乱光の強度の式 Z Y 入射X線 トムソン散乱X線 q j コンプトン散乱の式 散乱X線の X-Y平面分布 X X-ray Polarization トムソン散乱X線 散乱X線の X-Y平面分布 q j コンプトン散乱の式

Z X Y 入射X線 X-ray Polarization トムソン散乱X線 散乱X線の X-Y平面分布 q j 偏光度検出器の性能