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Report
ASTRO-E2衛星搭載用X線CCDカメラXISの開発
林田清、鳥居研一、並木雅章、白庄司貴之、東海林雅幸、勝田哲、宮田恵美、常深博 (阪大理),
堂谷忠靖、尾崎正伸 、村上弘志、市川喜徳、森尾一徹、狐塚正樹(JAXA)、
鶴剛、松本浩典、中嶋大、小山勝二(京大理), 北本俊二(立教大理)、粟木久光(愛媛大理)、
幸村孝由(工学院大), M.Bautz, S.Kissel, R.Foster, G.Ricker(MIT) 他 AstroE2-XISチーム
概要
ASTRO-E2衛星の5台のX線望遠鏡のうち4台の望遠鏡の焦点面にはX線CCDカメ
ラXISが搭載される。優れた位置分解能とエネルギー分解能を兼ね備えたXIS
は、同じくASTRO-E2衛星に搭載されるXRSと相補的に10keV以下のエネルギー範
囲の観測をカバーする。同時に10keV付近でHXDとオーバーラップするエネル
ギーバンドに高い感度をもち広いエネルギー範囲でのX線スペクトル、X線イメー
ジの観測を可能にする。
XRT
XISの構成
4台の望遠鏡の焦点面におかれるCCDカ
メラとアナログエレクトロニクス(AE)、
デジタルエレクトロニクス(DE)
DE
CCD素子=CCID-41
Pixel Size:24mmx24mm
Format:1024x1026pixel
Frame Transfer
Front side illuminated
PPU
PPU
Bonnet
AE/TCE
Base
XISの特徴
– 7keV以上でXMMを凌駕する大面積
– 高エネルギー分解能のXRSとの同時観測
(XRS後には唯一のソフトX線検出器)
– HXDとオーバーラップするエネルギーバンド
Astro-E1号機用XISからの主な変更点
–
–
–
CCID17→CCID41
• 電荷注入機構の新規導入
• 基盤の厚み増加、表面BPSG層の追加
CCD保持機構の改良
較正用線源の追加
Sensor
to DP
MPU
CCD素子の変更点
電荷注入機構と電荷転送効率測定用注入パターン
Input
gate S3 S1 S2 S3
S3 S1 S2 S3
Input
diode
Input Input
diode gate S3
SCP
IA1
IA1
IA2
IA2
IA3
IA3
Charge-injection
register
S1 S2
Fill
Spill
Imaging
region
Clock
overlap
S3 transition
Frame-store
region
S3
closed
Readout
register
1フレームあたり4ピクセルおきに
4列電荷を注入した場合のフレーム
イメージ。電荷注入ピクセルのレベ
ルを調べることで電荷転送効率の測
定ができる。
較正用線源1個→3個
Door
Window
Hinge
Calibration
source
Bonnet
較正用55Fe線源としてコーナー照射用の1
個に加えて、ドアの裏側に1個、コーナー
照射用にさらに1個が追加される。ドアの
裏側につけられる線源は、地上試験および
ドア開けまでの軌道上試験で使用される。
両コーナーに照射される線源は、電荷注入
量の較正にも用いられる。
Calibration source
Optical blocking filter
CCD
(imaging region)
ドア開け前
CCD保持機構の改良
MIT-LL CCID41
CCD
with Charge Injection
Alumina
Substrat
e
Flexprin
t
Au coated Cu
Heatsink
Torlon
Standoffs
ドア開け後
冷却用ペルチェ素子の個数を3個から1個
に減らし、冷却性能を保ったまま機械的強
度の向上を実現した。
55Fe照射のX線スペクトル測定例(CCD温度-90℃)
FM S2カメラ segmentD
Grade02346
FWHM=130eV at 5.9keV
Readout noise=2.5eGain=3.785ev/ADU
一次噛み合わせ試験前の4台同時動作
試験 @宇宙研 2003年8月
FM S2カメラの軟X線較正試験
@阪大 2004年1月
*)平行して京大でも較正試験が
行われている
参考文献
Dotani et al., 2003, Proc. SPIE Vol.4851, p.1071-1079
Koyama, K. et al., 2001, ASP conf. vol.251, p.560-561
Hayashida et al., 2000, Proc. SPIE Vol. 4012, p.123-136
Hayashida et al., 1998, Proc. SPIE、Vol.3445, p.278-290

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