X線天文衛星「すざく」搭載X線CCD(XIS)の現状と

軟X線バンドの較正について

松本浩典(京大理)

中嶋大、山口弘悦、森英之、鶴剛、小山勝二(京大理)、勝田哲、長井雅章、穴吹直久、並木雅章、宮田恵美、

鳥居研一、林田清、常深博(阪大理)、Eric D. Miller (MIT)、村上弘志、尾崎正伸、堂谷忠靖(ISAS/JAXA)、

粟木久光(愛媛大)、辻本匡弘、北本俊二(立教大)、幸村孝由(工学院大)、馬場彩、千田篤史、平賀純子(理研)

他XISチーム

内容

1. XISの概要

2. エネルギー分解能の劣化と対策3. 低エネルギー側の感度の劣化と対策

XIS概要•表面照射型(FI)CCD × 3•裏面照射型(BI)CCD × 1ダイナミックレンジ: 0.2-12keV視野: 18分角×18分角

特徴•安定した低いバックグラウンド

参考：穴田(ISAS)、田和(阪大)講演•CCDとしては優れたエネルギー分解能

ただし劣化しつつある (想定内)。•低エネルギー側での感度

これも劣化しつつある (想定外)。

エネルギー分解能55Fe Mn Kα中心Pulse Height

55Fe Mn Kα幅

打ち上げ後、放射線損傷により、•ゲインが下がる。•エネルギー分解能が悪くなる。

その対策電荷注入による性能回復を検討中（犠牲電荷法)

トラップ注入電荷

X線イベント電荷注入の様子 転送方向

時間

転送方向

注入電荷

ペルセウス銀河団による実証

赤: 電荷注入適用黒: 電荷注入なし

He状FeのKα線

XIS0 Segment B

分解能 (FWHM)157+/-4 eV205+/-6 eV

ゲインがあがり、分解能も向上している。

低エネルギー側検出効率の劣化

超新星残骸E0102の観測 (BI CCD)

白:2005年8月赤:2006年8月

原因: 可視光遮断幕に何かが

付いたらしい

=Optical Blocking Filter=Al(0.12μｍ)+ポリイミド(0.1μｍ)

打ち上げ後開いてそのまま

何が付いた？綺麗なpower-law(と思われる)天体PKS2155を観測

C, Oのエッジの深さ

から付着物の組成を推定。

白:XIS1(BI)

赤:XIS3(FI)

C edge

O edge

C dominant な物質。

(O/C～1/10 – 1/6)(時間変動する？)

他の元素の存在を積極的に示す証拠はない。

付着物の成長 E0102などを視野

中心で定期的観測

センサー毎に付着物の量が異なる。

厚さ

(μｍ

; グラファイトを仮

定)

グラファイトとするとOBF以上の

厚みが付着。

最近増加率は頭打ちになりつつあるようだ。

付着物の空間分布

太陽に照らされた地球大気の出すNやOの輝線を利用。

XIS1(BI)で見たN輝線のイメージの時間発展の例

視野中心明るい 視野中心暗い

N O

OBF上の付着物分布は一様ではない。

空間分布の時間発展XIS1(BI)の例

視野中心からの距離(分角)

C柱密度

(1018

cm-2

)

0

2

4

0 4 8

その対策

OBF上で分布が一様でないのは温度分布を反映？OBF中心: -45度ぐらいOBF周辺: -40度ぐらい

ちょっとでも温度を上げれば付着物が飛ぶかも？

CCDのペルチェ(TEC)を切っ

て、ヒートパイプのヒーターを入れれば-15℃ぐらいにできる

安全性の確認OBF自身～0.2μｍ

それよりも厚く付着しているかも。

OBFは非常にもろいので、温度変化

させても大丈夫であることを実験

ＯＢＦ

ＴＱＣＭ;　付着物の厚さを測定

「あかり」衛星でアウトガスを出すことが判明

加熱

実験概念図 シャッター

アウトガスジャイロの防振ゴム ヒーターと冷凍機で温度コントロール

付着前(8/29 22:33) 付着後(9/3 18:32)OBFTQCM

皺が出来て、色が変わる。

アウトガス

熱サイクル後

付着後、-45度と-10度の温度サイクルを、2日程度かけて５回行った。

皺が出来たが、破損などなし。

まとめ

1. ＸＩＳは概ね順調に動作している。2. 放射線ダメージで、エネルギー分解能低下。

これは想定通り。電荷注入による性能回復を検討中

3. 付着物により、低エネルギー側の感度が低下。これは想定外。

温度上昇によるベーキングを検討中