全天 X線監視装置MAXI/GSCの封入ガス、 Xe-L殻吸収端の不連続性の定量的見積もり

宮川雄大 (青学大 )、吉田篤正 (青学大 )、山岡和貴 (青学大 )、土屋雄一郎 (青学大 )、鵜澤政美 (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 )、上野史郎 (JAXA)、冨田洋 (JAXA)、森井幹雄 (JAXA)、中島基樹 (理研 )、藤井佑一 (理研 ) 、宮本将雄 (理研 )

◇10台の calibrationによる結果

1400V(芯線上 )edge < 1650V(芯線上 )edge

Astronomical society of Japan , October 7th 2005

芯線上では edgeの値が変化する !?

吸収端を定量的に評価する為には、更に point数を増やす必要あり !!⇒従来の 13種類から 18種類で E-PHの関係導出

target Kα-E

(keV)

Kβ-E

(keV)

Voltage

(V)

electric current

(mA)

S 2.31 2.46 13 1.9

Cl 2.62 2.82 19 1

Ca 3.69 4.01 16 1.0

Sc 4.09 4.46 12 1.4

Ti 4.51 4.93 9 1

V 4.95 5.43 11 1

Cr 5.41 5.95 13 1

Mn 5.90 6.49 10 1.8

Fe 6.40 7.06 10 1

Co 6.93 7.65 11 1.5

Ni 7.48 8.26 11 1

Cu 8.05 8.91 11.5 1

Zn 8.64 9.57 12 1

Se 11.22 12.50 16 0.6

Y 14.96 16.74 21.5 0.3

Zr 15.78 17.67 22 0.6

Mo 17.48 19.6 25.5 0.36

Ag 22.16 24.94 36 0.2

■ どの target でもCountrate が約 200 迄になるように設定

■赤印が新たな測定の為に増やした target

Energy

PH2次

3次

4.78keV

PHlow

PHhigh

position 1400(V) 1500(V) 1550(V) 1650(V)

芯線上外※

262(eV) 213(eV) 192(eV) 192(eV)

芯線上 171(eV) 177(eV) 175(eV) 263(eV)◇1550Ｖから高エネルギー側 (Se以上 )のFitting形式が変わる為に、 1500Ｖと 1550Ｖの edgeの評価に影響が出ている可能性がある。

<2結晶分光器の測定系 >

■Bragg reflection: 2dsinθ=nλ(n は整数 )角度を変える事で任意の E の単色光を取り出す。

LAC (GINGA)　

Ar(75%),Xe(20%),

CO2(5%)

0 at ℃1.86atm

　　 70(eV)

WPC (BeppoSax)

Xe(94%),C02(5%),

He(1%)

2.2atm 　　 65(eV)

PCA (RXTE) Xe(90%),CH4(10%) 22 at ℃1.1atm

　　 40(eV)

GSPC　(EXOSAT)

Xe(95%),He(5%) 1.0atm 　　 40(eV)

GSPC (Tenma)

Xe(88%),He(12%) 20 at ℃1.2atm　

50～70(eV)

GIS(ASCA) Xe(96%),He(4%) 0℃ 　　 50(eV)

MECS (BeppoSax)

Xe(100%) 25 at ℃1.0atm

110±

15(eV)

HPGSPC (BeppoSax)

Xe(94%),C02(5%),

He(1%)

5.0atm 　 110(eV)

abstractabstractMAXI は、 2008 年度に国際宇宙ステーション・日本が所有する実験モジュール「きぼう」に搭載される予定の全天 X 線監視装置である。 MAXI に搭載される Gas Slit Camera (GSC) は 2 ～ 30keV のエネルギー領域に感度を持つ。 GSC は、封入ガスとして Xe(99%)+C02(1%) を用い、直径 10μm の炭素芯線を用いた一次元位置感応型ガス比例計数管 (PSPC) を 12 台使用し、 1 台の検出器あたり 272×190.5mm2 という大きな有効面積を持つのが特徴である。 GSC では位置分解能を優先するために PSPC の印加電圧を高く設定する予定である。その結果、 PSPC を制限比例領域で動作する事になり、入射 X 線エネルギーに対して出力波高値が若干非線形となる。このため我々は、入射 X 線エネルギーと波高値の関係の較正試験を行っている。ここで、封入 Xe ガスの L 殻吸収端におけるゲインの不連続性が重要となる。 L 殻吸収端では M 殻と L 殻の binding energy が異なるために生成される一次電子数に不連続が生じゲインが変わる。この領域のエネルギー・ゲイン特性を定量的に評価する事は、精度の高い検出器応答関数を構築するために重要である。種々のエネルギーの入射 X 線を用い、種々の印加電圧によって、この特性を詳細に測定した。本講演では、この結果について報告する。

◇全ての芯線で同様の結果を得た !!

◇GSC12台をMAXIに搭載　　　　　

⇒16台の calibration(4台はスペア )

◇現在迄に 10台(FM004、 FM005、 FM006、 FM008、 FM009、

FM010、 FM011、 FM012、 FM013、 FM015)の較正完了 !!

■実験目的

MAXI ･･･位置分解能を優先する為に印加電圧を高くする

GSC ･･･印加電圧と波高値の関係が非線形 (制限比例領域 )

地上でエネルギーと波高値の関係を較正

■全天 X線監視装置MAXI (Monitor of All sky X ray Image)◇2008年度に ISSの日本実験モジュール「きぼう」の曝露部に搭載予定◇ISSの自転に合わせて全天を観測◇検出感度 1mCrabを目標 (1week)◇２種類の X線検出器を搭載⇒ GSC(2～ 30keV),SSC(0.5～12keV)

■GSC (Gas Slit Camera)◇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約5340cm2

◇一次元位置感応型ガス比例計数管◇電荷分割方式による検出

■今までの Gas 検出器の edge

※・・・カウンター面に対し、芯線水平上から14mm離れた位置

従来の検出器の edge に比べて値が大きく見積もられている。→ fitting による評価に問題ある可能性がある。→ 単色光の任意の E を取り出す事の出来る 2 結晶分光器を用いて測定を行うために、まず GSC と同じくXe ガスを封入してある WXM を用いて測定を行った。

<1.5deg×160degの視野 >

◇ 種々の電圧で、 18 種類の target を用いて詳細な edge の評価を行った。◇ 吸収端が他の Gas 検出器に比べて大きく見積もられている◇ 吸収端が電圧に依存して増加する可能性 !?◇WXM による測定→ 1400V で 67.9eV◇ 今後の課題→ 2 結晶分光器を用いて、GSC スペアカウンタの Xe の L 殻吸収端の不連続性を見積もる。 L3(4.782keV) 、L2(5.104keV) 、 L1(5.453keV) の前後でそれぞれ測定し評価

※2～ 9keVの E範囲で表示してある

種々の電圧の E-PHの関係毎に、 4.78keVを境にそれぞれ別の多項式で表現し、 edgeの評価を行った。

GSC と同じく Xe ガスが封入された WXM を用いて4.70keV ～ 4.85keV の範囲で 0.01keV 刻みで測定を行った。(4.78keV での不連続性 )

1330V:63.8eV1400V:67.9eV

従来の測定から得られた edgeの値に比べて低く、他の Gas検出器に近づく結果を得た。これより、今後は GSCスペアカウンタを 2結晶分光器による測定から値を評価する。