すざく衛星搭載XISの軌道上での性能：検出効率と応答関数

Presentation on theme: "すざく衛星搭載XISの軌道上での性能：検出効率と応答関数"— Presentation transcript:

1 すざく衛星搭載XISの軌道上での性能：検出効率と応答関数
林田　清， Eric Miller，穴吹直久、勝田　哲，鳥居研一，宮内智文， 田和憲明，内田裕之，並木雅章，常深　博　（阪大理）， 中嶋　大，山口弘悦，松本弘典，鶴　剛，小山勝二　（京大理）， 堂谷忠靖，村上弘志，竹井　洋　(JAXA)， 馬場　彩　（理研），国分紀秀　（東大理）， Beverly LaMarr，Steve Kissel, Mark Bautz (MIT)，他すざくXISチーム

2 X-ray Imaging Spectrometer (XIS)
すざく衛星搭載のＸ線CCDカメラ ３台は(XIS0,XIS2,XIS3)は表面照射型、１台（XIS1)は裏面照射型 CCD動作温度-90℃ 1024x1024pixels 視野18’x18’ エネルギー範囲0.2-12keV

3 初期運用と現状 2005/7/10 「すざく」衛星打ち上げ 2005/7/25 XISシステム立ち上げ開始
2006/3/27現在　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　80を越える天体を観測し　　　　　　　　　　　　４台のカメラとも正常に動作 E JAXAプレスリリースより

4 すざくXIS 7/10 0パス非可視で電磁バルブの開閉。 7/11 電磁バルブの開（４パス）閉（５パス）。 7/21 温度を上げてバルブ開。
7/10 0パス非可視で電磁バルブの開閉。 7/11 電磁バルブの開（４パス）閉（５パス）。 7/21 温度を上げてバルブ開。 7/24 MPU, PPU立ち上げ。 7/25 AE立ち上げ。データ取得開始（frame mode） 7/26 CCD設定温度：−60℃ 7/27 CCD設定温度：−90℃（ノミナル動作温度） 8/11 CCD設定温度： −80℃。HP設定温度： −35℃。 8/12 XIS-3ドア開。 8/13 XIS-2,1,0 ドア開。 低エネルギー側での高いエネルギー分解能

5 Suzaku Team Compiled by Fujimoto et al.

6 Ex-PHA 関係（地上較正データ） Si K edge (E=1839 eV) １本の直線でフィットした場合の残差
折れ線モデルでフィットした場合の残差 +10eV -10eV Si K edge (E=1839 eV)

7 55Feソース→ 軌道上でのPHの変化 ゲインの変化 ~2%/year エネルギー分解能 140eV ->170~180eV
Mn-Ka 5.9keV Mn-Kb 6.5keV 55Feソース→ 軌道上でのPHの変化 counts PH [ch] Mn-Kaのピークch (ファーストライト時の値で規格化） エネルギー分解能FWHM＠5.9keV ゲインの変化 ~2%/year エネルギー分解能 140eV ->170~180eV ＝放射線損傷による電荷転送非効率（ＣＴＩ）の増加

8 エネルギースケール補正(電荷もれ＆CTI）
CTIのエネルギー依存性(Ex^-0.5) 転送回数依存性(ACTY=0ではCTI劣化なし） を仮定し、時間、場所、エネルギーの関数として補正(rev0.6 processing)。 はくちょう座ループ 銀河中心 Sgr C XIS0：黒 , XIS1：赤 , XIS2：緑 , XIS3：青 XIS0：黒 , XIS1：赤 , XIS2：緑 , XIS3：青 line center energy [keV] line center energy [keV] 1% 1% 点線：エネルギーの期待値 点線：エネルギーの期待値 ACTY ACTY 低エネルギー側で2%以下、高エネルギーで1%以下の精度 現在、上記の仮定を見直し改良中

9 検出効率（特に低エネルギー側）の較正 RXJ1856.5-3754の観測 2005/10/24-26
クォーク星候補 C-K edge ~0.3keV Rev0.3 data -10eV offset 温度63.5eVの黒体輻射 a: Based Cal on the Ground b: a x excess0.15mmC c: Dead Layer =Design Value d: c x excess0.15mmC 0.3keVより上で期待値の1/3-1/2

10 ブレーザーPKS2155-304 XIS1(BI) NH(Gal)*Pow NH(Gal)*N_C*Pow XIS3(FI)
NH(Gal)=1.65e20cm~-2 XIS1(BI) XIS3(FI) NH(Gal)*Pow NH(Gal)*N_C*Pow NH(Gal)*N_C*N_O*Pow

11 吸収物質は炭素主体 XIS1(BI) XIS3(FI) N_C(1e18cm^-2) 2.4+/-0.030 4.4+/-0.098
N_O(1e17cm^-2) 1.4+/-0.29 5.4+/-0.55 N_O/N_C 0.059+/-0.012 0.12+/-0.013 Cf DEHP(C24H38O4) N_O/N_C=1/6=0.17

12 E0102-72の繰り返し観測 →検出効率の劣化 E0102: SNR in SMC, bright in soft X-ray lines
excellent calibrator for low-E gain, QE changes OVIII NeIX NeX MgXI OVII model thermal bremss + 24 Gaussian emission lines Galactic + SMC absorption pure C absorption from contaminant (varabs) gain shift -5 eV ~ -15 ev r2 ~ 1.6 (FIs) to 2.5 (BI)

13 吸収物質（炭素）量の変化 経験式を導出 XIS2,XIS3に関して2006年の観測では吸着率が減少している (?)
SMC NH uncertainty  systematic error ±0.02 m independent of epoch change in effective C column: chip slope intercept (1016 cm-2/day) XIS0 1.6 ± ±4.0 XIS1 2.7 ± ±15 XIS2 3.1 ± ±14 XIS3 4.1 ± ±50.

14 地球大気からの蛍光Ｘ線 When the telescope is looking at the shining Earth or its atmosphere, fluorescence lines of the Earth atmosphere (N-K, O-K) by Solar X-rays are contaminated in the observed spectra. Intensity and line ratio depends on the elevation angle from the Earth rim and the Solar activity. 窒素 (0.39keV) 酸素 (0.52keV) DAY EARTH 0 < DYE_ELV < 5 5 < DYE_ELV < 10 10 < DYE_ELV < 20 20 < DYE_ELV < 30

15 地球大気からの窒素蛍光Ｘ線マップ 吸収物質厚みの非一様性 周辺部の吸収物質厚みは中央部の約1/2 × 望遠鏡(XRT)の熱遮断フィルター
Color code is adjusted for each map N-K line　(XIS1 BI) Day Earth 0 < DYE_ELV < 5 5 < DYE_ELV < 10 10 < DYE_ELV < 15 15 < DYE_ELV < 20 20 < DYE_ELV < 25 周辺部の吸収物質厚みは中央部の約1/2 ×　望遠鏡(XRT)の熱遮断フィルター ○　XISカメラの可視光遮断フィルタ(OBF) (OBF中央部は周辺部に比べて7-8℃温度が低い） △　CCD表面 衛星内部に発生した有機ガスがOBF表面に吸着した？

16 まとめ 4台のXISは正常に動作している 放射線損傷による劣化（ゲイン減少2%/year等）を補償するCTI補正を導入した
エネルギースケールの誤差は現状で1%-2%以下、改良中 低エネルギー側でXISの検出効率が低下している 炭素主体の物質がOBFに付着したため(?) 付着物質量はほぼ単調増加（2006年に入り減速の傾向がみえているカメラもあり） 周辺部の付着物質厚みは中央部の約1/2 解析に必要な時間変化、空間分布のモデルをE0102の観測、大気蛍光Ｘ線のデータで作成中 対抗策（e.g. OBFの温度を上昇させて付着物質を蒸発させる）も検討中 バッドコラムテーブルの更新、レスポンスビルダーへのエネルギー分解能の取り込み等々は作業中