100

101

102

103

0 100 200 300

1kV / SA-grating

C-K0.3keV lineN-K0.42-0.48O-K0.6-0.7FeL

Operation Hours (2004/6/21-)

10-1

100

101

102

0 100 200 300

5kV / SX-grating

1.1-1.2Al-K1.6-1.7SiKW-M1.9-2.0AgL

Operation Hours (2004/6/21-)

ここで一ヶ月実験休止（真空保持したまま）

　　稼動時間　　稼動時間

較正用軟Ｘ線発生装置のＸ線強度変化とスペクトル変化較正用軟Ｘ線発生装置のＸ線強度変化とスペクトル変化松浦大介、林田清、鳥居研一、並木雅章、東海林雅幸、勝田哲、宮内智文、常深博　 (阪大理 )

幸村孝由（工学院大）、片山晴善（ JAXA）他 Astro-E2 XISチーム概要

　我々大阪大学は日本５機目の X 線天文衛星 Astro-E2 に搭載される CCD カメラ XIS の軟 X 線領域 (0.2 ～ 2.2keV) での較正実験を行ってきた。実験では軟 X 線発生装置からの連続Ｘ線をグレーティング分光器を通して分散し、 CCD 素子に照射する。　軟 X 線発生装置はフィラメントより発生する熱電子を加速しターゲット（銀）にあて、制動放射光を利用する一般的な形式である。加速電圧は 5kV あるいは 1kV で使用し、ビーム電流は0.7mA あるいは 0.3mA に１％以下の精度でコントロールした。ところが、発生する X 線強度、スペクトルは長期的な時間スケールで変動していることがわかった。同じ検出器 XIS-EU(XIS CCD の Engieering Unit) による測定を繰り返した結果、これらの X 線強度、スペクトルの変化は長期的単調なもので、実用的には繰り返し測定の結果を使い補償できることがわかった。強度変化、スペクトル変化の原因は、長時間の装置の使用によりフィラメントのタングステンが蒸発しターゲットに付着したことで、制動放射の強度が時間による変動を示すのではないかと考えている。本発表では、この点に関して測定結果をまとめて紹介する。

１．スペクトロメーターと軟 X線発生装置

４．輝線、連続成分の強度変化 (XISによる測定）

ジェネレータ内のターゲットの汚れ具合（約２６０時間使用後）

X線発生装置陰極のフィラメントを高温に加熱し熱電子を放出させ、陽極のターゲットとの間に高電圧（１ or５ kV）をかけて加速しターゲットに衝突させてＸ線を発生させる。また、強度を変化させるスリット幅や X線がまっすぐスリットに入射するようにターゲットの位置調整をハンドルにより行える。

連続Ｘ線をグレーティング分光器を用いて分散しＣＣＤ素子に照射。XISを上下させることで入射 X線のエネルギーを変化。→連続的なエネルギーに対するレスポンスが取得可能。フィラメント

ターゲット

フィラメントターゲット交換作業

2.　 X線発生装置の運用とＸＩＳ較正

X 線強度、スペクトルを変化させるその他の要素・グレーティング大阪大学の実験では２種類の回折格子（グレーティング）を用いている。a.SA グレーティング： O-K 吸収端に焦点を合わせてある

b.SX グレーティング： Si-K 吸収端に焦点を合わせてある右図： XIS-EU で取得された SA,SX グレーティングによるスペクトルそれぞれ X 線ジェネレータを長期使用した後のスペクトルを同時プロットしてある。

・稼働時間ジェネレータの稼働時間により X 線強度が変化することがわかっている。

※ 稼動時間：阪大実験では X 線ジェネレータ内のフィラメントとターゲットを数ヶ月で交換している。交換後からの X 線ジェネレータの総運転時間を示している。

ビーム強度調整のパラメータ・熱電子の加速電圧・ビームカレント：フィラメンとターゲット間に流れる電流・ジェネレーター出力付近のスリット幅

３．Ｘ線強度・スペクトル変化とターゲットの変質

Al K

α

稼働時間黒： 5.2時間赤： 87.7時間緑： 250.9時間

ＸＩＳ -EUにより同条件で取得されたスペクトルであるがジェネレータの稼動時間が増加すると、スペクトル全体の強度が変化する。タングステン (W)のＭラインが時間が経過するに従い顕著になるのがわかる。

Ｘ線発生装置の稼働時間に伴うスペクトル変化縦軸１ｆｒａｍｅ（８秒）当りのカウント数、横軸エネルギー

ジェネレータ付近の概念図

長時間の使用によりターゲットは左写真のように表面が汚れる汚れの主な原因はフィラメントからの蒸着と思われる。

まとめと今後の課題•大阪大学で使用している X線の強度はジェネレータの稼働時間に伴い変動している。→検出効率を精度よく求めるために強度を補正する必要がある。•稼働時間に伴ってスペクトル中のタングステンのラインが著しく成長しており、強度増加の原因としてはフィラメント成分がターゲットに蒸着したためと考えられる。•連続成分と O-K以上のエネルギーの輝線はほぼ一様に増加しているのに対し、 C-K輝線の強度は減少している。•連続成分に関しては XIS-FM実験前後の XIS-EUの測定結果をリファレンスにする方法（現在の方法）で十分な精度が望めるが、輝線成分 (特に C-K）の測定に関してはより正確、確実な補正方法が必要である。 0.3keVの未同定線ともに C-Kの輝線に関してより詳しい解析が必要である。

大阪大学における検出効率を求める手順絶対検出効率が求められている比例計数管から XIS-EUの絶対検出効率を求める。そして、フライトカメラ（ XIS-FM）は XIS-EUとの相対比を取ることにより検出効率を求める。

XIS-EUと XIS-FMは同時にチェンバーにセットできないため XIS-FM実験の前後で XIS-EU実験を行う。データを取得するのに１センサー当たり数日かかる。その間に発生 X線の強度は変化するためにより正確な検出効率を求めるためには X線の強度変化の補正を行う必要がある。検出効率についての詳細はW06b（勝田他）を参照。

CCDチェンバー内

XIS

X-ray

比例計数管（ PC） XISー EU XIS－ FM

相対検出効率

～ 3m

スペクトロメーター概念図

SAグレーティング

SXグレーティング

絶対検出効率

X線強度補正

Ｘ線強度・スペクトル変化の特徴•5kV / SXグレーティングのデータをみると、 270時間の総稼動時間の間に連続成分、輝線成分の強度ともおよそ３割ほど増加している。W-Mの輝線の強度は例外的に１桁以上増加しており、ターゲットにフィラメントのタングステンが蒸着していったことがわかる。タングステンの原子番号は 74で、ターゲットの素材である銀のそれ (47)よりも大きく、連続Ｘ線の強度もそれに伴って増加したことが示唆される。•1kV / SAグレーティングのデータでも連続成分の増加は観測されているが、輝線成分の強度変化は複雑である。O-Kは連続成分と同様に増加しているものの、N-K, C-Kの輝線強度はむしろ減少している。 C-Kの輝線強度の減少は大きく１日の中で1/2に減少したこともある。しかし運転の停止あるいはグレーティングの交換（交換の際、真空は解除される）に起因して C-K輝線の強度は一時的に増加する。 0.3keV付近にみられる未同定の輝線は C-Kと逆相関している。他の運転期間のデータでは C-K輝線の強度があまり変化していない例もあり、今後の調査が必要である。

Special Optics Service 社製Si-K edge Spectrometer FFS-Ⅱ 型（以下 SES ）ジェネレータからの X 線を集光鏡で収束させ、反射型平面回折格子に入射させ分光を行う。

赤：稼働時間約２５０時間後

赤：稼働時間約１ 5０時間後

軟Ｘ線発生装置： Ultrasoft X-ray source （以下ジェネレータ）

上下可動

O K

-ed

geA

l K-e

dge

Si K

-ed

ge

C K

α

N K

α O K

αA

l Kα

Si K

α

Si K

α

W M

α

W M

β

ZiVI m

大阪大学での XIS 較正実験のうち、 2004/6/21 から 9/16 までの期間の実験データを用い、Ｘ線スペクトルの輝線（ C-K, 0.3keV 付近の未同定線 , N-K, O-K, Fe-L, Al-K, Si-K, W-M, Ag-L) と連続成分 (0.42-0.48keV,0.6-0.7keV,1.1-1.2keV, 1.6-1.7keV, 1.9-2.0keV) の強度をＸ線発生装置の稼動時間の関数として表示した。 2004/6/21 はターゲットを新品に交換したタイミングである。測定は EU と B Ｉ０ ,BI1 の 3 台のＸＩＳを用いたが、各エネルギーでの検出効率 (QE) で割り算することで XIS に入射するＸ線強度を算出している。

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