国際宇宙ステーション搭載全天X線監視装置

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1 国際宇宙ステーション搭載全天X線監視装置
MAXI/GSCのエネルギー較正試験 宮川雄大(青学大)，吉田篤正(青学大) ，山岡和貴(青学大) ， 松岡勝(JAXA),三原建弘(理研) ，小浜光洋(理研) ， 磯部直樹(理研),中島基樹(理研) ，藤井佑一(理研) ， 宮本将雄(理研),上野史郎(JAXA) ，冨田洋(JAXA) ， 森井幹雄(JAXA),片山晴善(JAXA),鵜澤政美(青学大) ， 土屋雄一郎(青学大) ，杉田聡司(青学大),伊藤悠太(青学大)

2 ■全天X線監視装置MAXI(Monitor of All sky X ray Image)
1. MAXI/GSCについて ■全天X線監視装置MAXI(Monitor of All sky X ray Image) ●2008年度に国際宇宙ステーションの日本実験モジュール「きぼう」の曝露部に搭載予定 従来の全天X線監視装置の約10倍の感度!! ●検出感度1mCrabを目標 1時間～数年のタイムスケールの変動を観測!! ●２種類のX線検出器を搭載 比例計数管: GSC(2～30keV) CCD:SSC(0.5～10keV) ■GSCの特徴 ● 2～30keVのエネルギー領域に感度 ● X線を入射出来る有効面積 ⇒過去最大の約5340cm2 ●一次元位置感応型ガス比例計数管 ●GSC･･･電荷分割方式を用いている 天頂方向 GSC 12台 進行方向 The physical society of Japan, September 15th 2005

3 The physical society of Japan, September 15th 2005
Y(mm) X(mm) C0 C1 C2 　C3 　C4 　C5 -5(P3) 358mm 236mm The physical society of Japan, September 15th 2005

4 (GSC16台のcalibration(4台はスペア))
2.実験目的 ■エネルギー較正 MAXI･･･位置分解能を優先するために 印加電圧を高くする GSC･･･印加電圧と波高値が非線形の関係(制限比例領域) GSC作動領域 地上でエネルギーと波高値の関係を較正する ■現在迄に10台(FM004、FM005、FM006、FM008、FM009、FM010、 FM011、FM013、FM015、FM016)の測定完了!! (GSC16台のcalibration(4台はスペア)) The physical society of Japan, September 15th 2005

5 物質による輝線や吸収線を観測する上で、重要なfactor その精度を知る事により、観測データの信頼性を測る一つの基準
エネルギー分解能 ※Cuのスペクトル 物質による輝線や吸収線を観測する上で、重要なfactor その精度を知る事により、観測データの信頼性を測る一つの基準 <目的> 種々の電圧による詳細な評価!! The physical society of Japan, September 15th 2005

6 ■2次ターゲットは2.31keV(S)～22.16keV(Ag)の全13種類を使用
3.実験方法 570mm 真空 特性X線 GSC 3mmφ 3mm 2次ターゲット ■2次ターゲットは2.31keV(S)～22.16keV(Ag)の全13種類を使用 X 線 ■陽極芯線6本／カウンター、芯線毎に2ヶ所で測定 （一次ターゲット= W） ■今回は更に＋6種類=19種類のターゲットを用いて測定 The physical society of Japan, September 15th 2005

7 The physical society of Japan, September 15th 2005
4.エネルギー分解能の導出:比例領域 ほぼ ER∝E-0.5 The physical society of Japan, September 15th 2005

8 The physical society of Japan, September 15th 2005
5.エネルギー分解能の導出:制限比例領域 V を高　⇒ER の悪化が顕著 ガス異常増幅率が芯線からの距離に依存 入射Ｘ線のEで吸収位置が異なる!! カウンター面の深さ方向も考慮!! The physical society of Japan, September 15th 2005

9 6.質量減衰係数による各物質の減衰距離の導出 GSCの形状も考慮し、50%減衰した距離を適用!!
※Xenon gas data model GSCの形状も考慮し、50%減衰した距離を適用!! The physical society of Japan, September 15th 2005

10 7.深さ方向におけるガス異常増幅率の分布(1650V)
※Mo ※g ・・・Be膜直下(0.5mm)でのPHで規格化したガス異常増幅率 入射Ｘ線Eに依らない分布←物質毎にZの範囲が違う(例.Cuは約9mm迄) 各物質毎に50%減衰した距離⇒ガス異常増幅率を導出 The physical society of Japan, September 15th 2005

11 8.単一電子雪崩の変動 ・ガス比例計数管で作られた電荷 Q=n0eM 各雪崩が独立であると仮定 Vが高い⇒
1個のpulseに寄与する全ての雪崩に対する平均増幅率 ※A・・・単一電子が引き起こした一つの雪崩に対する電子増幅率 各雪崩が独立であると仮定 パルス波高の相対分散=イオン対の揺らぎ+単一電子の増幅率の分散 Vが高い⇒ 増幅率に雪崩相互の影響（∵空間電荷効果）⇒ 各雪崩は独立とはみなせなくなる Second term The physical society of Japan, September 15th 2005

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9.単一電子雪崩の変動　続き より よって ※ (bは定数) The physical society of Japan, September 15th 2005

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Vでのガス異常増幅率とb*の関係 (F: 0.17と仮定) gが約±5%以内の変動⇒b*はfactor2でほぼ同値 種々の電圧でも検証すべき!! The physical society of Japan, September 15th 2005

14 低エネルギー側 一次電子数が生成された後のガス増幅の揺らぎb*が一定 ※位置の違い→b*の変化する所が異なる&電圧依存性も異なる
種々の電圧によるEとb*の関係 低エネルギー側　一次電子数が生成された後のガス増幅の揺らぎb*が一定 高エネルギー側　ガス増幅のばらつきが効く ※位置の違い→b*の変化する所が異なる&電圧依存性も異なる The physical society of Japan, September 15th 2005

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11.種々の電圧に対するn0PH と b* の関係 ∵　PH∝G The physical society of Japan, September 15th 2005

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12.種々の電圧に対するn0PH と b* の関係 PH ∝　n0G より、 n0 PH ∝　n02 G 芯線近傍　b* ∝(n0PH)0.73 芯線からやや離れた位置 b*∝(n0PH)0.35 The physical society of Japan, September 15th 2005

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13.種々の電圧に対するn0M と b* の関係 芯線近傍　b*∝(n0M)1.0 芯線からやや離れた位置　b*∝(n0M)0.5 The physical society of Japan, September 15th 2005

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14.種々の電圧に対するn02M と b* の関係 芯線近傍　b*∝(n02M)0.64 芯線からやや離れた位置　b*∝(n02M)0.45 The physical society of Japan, September 15th 2005

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15.まとめ □芯線からやや離れた位置 g が約±5%以内の変動→b*はfactor2でほぼ同値 □Eとb*について 低エネルギー側　一次電子数が生成された後のb*一定 高エネルギー側　ガス増幅のばらつきの効果で、b*変動 □芯線近傍　b* ∝(n0PH)0.73 b*をn0PHでparameterize □芯線からやや離れた位置　b*∝(n0PH)0.35 □b*をn0Mとn02Mの2つでparameterize ◇芯線近傍◇　 b*∝(n0M)1.0 　または　b*∝(n02M)0.64 ◇芯線からやや離れた位置◇　 b*∝(n0M)0.5　またはb*∝(n02M)0.45 The physical society of Japan, September 15th 2005