2007/09/10NSRO/Hinode-CDAW '071 X 線望遠鏡 (XRT) データ解析について JAXA 宇宙科学研究本部 成影 典之.

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1 2007/09/10NSRO/Hinode-CDAW '071 X 線望遠鏡 (XRT) データ解析について JAXA 宇宙科学研究本部 成影 典之

2 NSRO/Hinode-CDAW '0722007/09/10 もくじ 1. XRT 解析の流れ 2. XRT データを読む 3. XRT FITS キーワード 4. XRT データの中身 5. データの補正 6. 位置合わせ 7. 温度診断

3 NSRO/Hinode-CDAW '0732007/09/10 データ解析の流れ 1 生データ Level 0 補正済データ Level 1 温度診断 Level 2 温度診断プログラム : xrt_teem 準備中 データ補正プログラム : xrt_prep データ読み込みプログラム : read_xrt DARTS データベース 観測データが FITS 形式で蓄積されてい る。 衛星が撮影したままのデータ。解析には要補 正。 X 線強度情報が得られる。 X 線強度をもとに温度を見積もることができ る。

4 NSRO/Hinode-CDAW '0742007/09/10 XRT データ (Lv.0) を読む 2 http://darts.isas.jaxa.jp/solarb/top.do フィルターを選ぶ。 温度診断のために は２種類必要。 空間分解能

5 NSRO/Hinode-CDAW '0752007/09/10 XRT 画像は、 FITS ファイルに保存される。 FITS ファイルは、キーワード部分とデー タ部分で構成されている。  キーワード部分 撮影時刻、使用フィルター、露光時間 などの撮影情報が入っている。  データ部分 CCD カメラで撮った太陽（コロナ）の 姿そのものが入っている。 1 つの FITS ファイルに１つの XRT 画像が納 められている。 データ キーワード 撮像時刻 使用フィルター 露光時間 領域位置情報 など XRT FITS ファイル XRT データ (Lv.0) を読む 2

6 NSRO/Hinode-CDAW '0762007/09/10 XRT データ (Lv.0) を読む 読みたい FITS ファイルの指定 read_xrt で XRT データを読み込む IDL > files = findfile(‘*.fits’) IDL > files = file_search(dir, ‘*.fits’) IDL > read_xrt, files, index, data 2 IDL > files = ‘file_name’ 複数のファイルを指定するには、 index には FITS ファイルの index 情報が、 data には画像が入る。 ファイルの指定に、ワイルドカードが 使える。

7 NSRO/Hinode-CDAW '0772007/09/10 XRT データの中身 help コマンドを使って、 index, data の中身を確認。 IDL > help, index, data INDEXSTRUCT = -> ******** Array[10]  10 枚の画像情報 DATAFLOAT = Array[512, 512, 10]  512x512 pixel の画像が 10 枚 IDL > help, index, /structures DATE_OBSSTRING ‘2006-09-30T01:23:45.678’ TELESCOPSTRING ‘SOLAR-B’ INSTRUMESTRING ‘XRT’ ・ ・ ・ 2  FITS キー ワードに相当 する情報が 入っている index は構造体になっており、様々な情報がひとつにまとめられてい る。 以下の方法で中身を確認することが出来る。

8 NSRO/Hinode-CDAW '0782007/09/10 XRT 1024”x1024” 384”x384” 2048”x2048” XRT FITS キーワード 観測日時 視野  最大 2048” x 2048” 空間分解能  1”, 2”, 4”, 8” から選択可能。 露出時間  1msec ~ 64sec から選択。 フィルター  観測対象の温度と輝度に応じ て 9 つの中から選択する。  アライメント用の可視光撮像 可。 画像圧縮 : 定量解析時には要 チェック  可逆圧縮 (DPCM) を主に使用。  非可逆圧縮 (JPEG) も使用可能。 3

9 NSRO/Hinode-CDAW '0792007/09/10 XRT FITS キーワード 3 キーワード 名 例説明 DATE_OBS‘2006-12-31T05:53:29.300’ 観測時刻 EXPTIME2.04886 露光時間 [sec] ※シャッターが開いていた時間 ※ dark 画像の場合は意味のない値 EXCCDEX2093900 CCD が露光状態になった時間 [μsec] EC_FW1_‘Al_poly’ 観測フィルタ名 どちらか片方は必ず ‘open’ EC_FW2_‘open’ ICMPMD3 圧縮モード 0: 非圧縮 3: 可逆圧縮 7: 非可逆圧縮 ※温度解析には向かない

10 data の各ピクセルには CCD カメラが受信した光の強度 （が圧縮されているもの）が入っている。 太陽からの光子が入射 [erg]  CCD で受光 [DN]  圧縮保存 NSRO/Hinode-CDAW '07102007/09/10 XRT Lv.0 データの中身 光子 4 望遠鏡の影響 太陽から放射された光子数（エネルギー）を求める には、補正が必要。 生データ Level 0

11 NSRO/Hinode-CDAW '07112007/09/10 データの補正 (Lv.0  Lv.1) 生データ (Level 0) index, data 衛星姿勢データ 補正済データ (Level 1) index_out, data_out 衛星姿勢変化による画像位置ズレと回転ズレを 補正 撮像中と読出中に発生した暗電流と、カメラのＤＣオ フセット値を、同一露光時間の暗電流画像を差し引く ことで除去 電子数または入射エネルギー等に換算 カメラゲイン 暗電流除去 ゲイン変換 位置補正 暗電流画像 offset 値 ~ 42 DN, 暗電流 = 0.1e - / sec / pix 1DN ~ 60 e - ~ 3.5 x 10 -10 erg 5 IDL > xrt_prep, index, data, index_out, data_out Level 0 データの index, data をインプットする と、 Level 1 データ index_out, data_out が作成される。 現段階で、 xrt_prep (US-side 作成 ) は black box 。 見栄えは良くなるが、 intensity 情報を保存してい るか不明。

12 データの補正 (Lv.0  Lv.1) intensity 情報を使う解析を行う場合のデータ補正は、直 近の dark image を差し引けば良い。 注意点 1. dark image のファイル名は XRT20070910_012345.6d.fits となっている。 2. 画像サイズの同じ dark を使うことが望ましい。 3. dark と 解析データの露出時間は同じでなくてもよい。 （∵ CCD がよく冷えていて (-60 ℃ ) 、 dark current = 0.1e - / sec / pix ） 4. HINODE が SAA (South Atlantic Anomaly) に入っていな い時の dark image を使うこと。 NSRO/Hinode-CDAW '07122007/09/10 5

13 データの補正 (Lv.0  Lv.1) dark の Y 方向の切り出し は、 Y=0 から行うこと。 例えば、 512x512 のデー タを、 2048x2048 の dark で補正する場合、 dark の (768:1279, 0:511) の部分を使う。 NSRO/Hinode-CDAW '07132007/09/10 画像サイズの異なる dark を使ってデータを補正する 場合の注意点 この部分を 使う 5

14 位置合わせ HINODE の装置 (SOT, EIS) と fits キーワードの情報を使って位置を合わせることがで きます。 HINODE 以外の装置 (SOHO, NoRH etc.) と 大まかになら、 fits キーワードの情報で合わせることが できます。 fits キーワードの情報に、衛星の jitter 情報が 反映されていないので、しっかり合わせこむ場合は、 XRT の全面画像を使って limb fit を行い、位置を合わせ ます。 ※ jitter を補正するプログラムは、準備中。 NSRO/Hinode-CDAW '07142007/09/10 6

15 NSRO/Hinode-CDAW '07152007/09/10 フィルターの温度感度 f filter (T) 温度感度は、各 フィルターによっ て異なる特徴をも つ。  厚いフィルターほ ど高温成分に感度 がある。 特定輝線に偏らな いので、広い温度 感度範囲を持つの が特徴的。 thin-Al-mesh の温 度感度曲線は、 100 万度近辺に盛り上 がり（ 100 万度に感 度）があることが 特徴である。 7

16 NSRO/Hinode-CDAW '07162007/09/10 X 線強度の相対比を用いた方法 ※単温度を仮定している。 温度診断 : filter ratio method filter1 と filter2 が同じプラズマを見てい るとすると、分子と分母の EM は約分出 来る。 フィルターのペア毎に決まった 関数（前頁のフィルター感度の 比） ※通常、数種類のフィルターを用 いて観測するので、温度解析が行 える 。 7

17 太陽全面温度マップ NSRO/Hinode-CDAW '07172007/09/10 7

18 NSRO/Hinode-CDAW '07182007/09/10 温度診断の注意点と対処法 温度診断する対象に合ったフィルターペアを選ぶ。 十分なカウント数があること  時間方向に積分 （同じフィルターの画像を複数枚を 足し合わせる） or 空間方向に積分（ピクセルを足し 合わせる） ２種類のフィルターの観測時間差を対象現象の時間ス ケールより短くする。  内挿・外挿し、時刻を合わせ る。 サチュレーションを起こしている部分、 bad pixel 部分 は解析出来ない。 ※見積った温度は、フィルターの感度で重みがつ いた 平均温度。 7

19 太陽全面温度マップ NSRO/Hinode-CDAW '07192007/09/10 7 温度診断を行いたい場合は、成影にコンタクトしてくだ さい。

20 NSRO/Hinode-CDAW '07202007/09/10 X-Ray Optics OpticsOptimized Wolter-I-like grazing incidence optics Focal length2708 mm Mirror micro-roughness6 Å expected (TBD; analysis ongoing) Aperture size> 340 mm Spatial resolution68 % of encircled energy in 2 arcsec (at 0.523 keV) Wavelength range6–200 Å Effective area> 1.0 cm 2 at 0.523 keV Visible Light Optics Focal length2708 mm Wavelength4305 Å (G-band) Focal Plane CCD Camera CCD device E2V 2048×2048 back-illuminated Pixel Size 13.5  m = 1.0 arcsec Field of view 34×34 arcmin (capable of covering the whole Sun) Image readout500 kpixel/s 付録： XRT 性能表

21 NSRO/Hinode-CDAW '07212007/09/10 付録 : 参考ホームページ・文献 参考ホームページ  SOLAR-B 衛星全般 http://hinode.nao.ac.jp/index.shtml http://www.isas.ac.jp/j/enterp/missions/solar-b/index.shtml  「ようこう」衛星 (SOLAR-B の前任機 ) http://www.isas.jaxa.jp/home/solar/ http://www.lmsal.com/SXT/homepage.html 参考文献  科学衛星 SOLAR-B 実験計画書＜第３分冊＞

22 NSRO/Hinode-CDAW '07222007/09/10 Enjoy XRT data!!