研究テーマ

X線ＣＣＤの応答の研究

　我々は，将来のＸ線天文学の観測衛星への貢献を目刺し，我々が発明によるＢＰ－１ガラス製の超微細なマルチコリメータを用いたＸ線CCDの応答の研究を，理化学研究所の平賀純子博士と共に共同で進めています。

Ｘ線ＣＣＤの信号応答の特徴

　Ｘ線CCDはＸ線光学系の標準的な焦点面検出器として用いられるイメージセンサですが，その信号の生成の仕方は可視光用のCCDと違いがあります。可視光用のCCDでは光子の吸収で１個の電子しか生成されませんが，Ｘ線CCDの場合は吸収されたエネルギーが多数の電子に分散することから結果的に光子あたり数百から数千個の電子が作られます。これらの電子は電極で集められる際に拡散により有限の広がりを持つ電荷雲となるため，画素内の中央で生成された場合には１画素内に閉じた信号となり，画素の境界付近で生成された場合には隣接した複数の画素に分割された信号となります。このように光子の入射位置に依って信号の現れ方が異なることから，分割された信号は合計しなければ元の光子のエネルギーを正しく知ることは出来ません。その振舞いを正確に把握するために，画素内の様々な位置にＸ線を入射させて応答を知ることが必要であり，そのためには画素サイズよりも細い径の極めて細いＸ線ビームが必要です。

Ｘ線ＣＣＤの信号応答と電荷雲のサイズ

　画素の境界付近での信号の生成位置と信号の分割のされ方との関係は，電荷雲のサイズの大小に依存することは明らかです。電荷雲のサイズがあらかじめ知られていれば，信号の分割のされ方から画素サイズ以下の精度で信号の生成位置を知ることが出来るということになります。このために，画素サイズよりも細い径のＸ線ビームを画素の様々な位置に入射させた場合の信号の出方を調べ電荷雲のサイズを測っておくことが重要です。

微細なＸ線コリメータの発明

　Ｘ線の細いビームを得るためには，Ｘ線の吸収率の高い物質に径の小さい孔を開けて作った微細なＸ線コリメータが必要です。このため，別ページで説明したように，我々は，重イオン検出用のガラス飛跡検出器を応用した，10keV以上のＸ線に使用可能なマルチコリメータを発明しました。これは現在，特許を出願中です。さらに別種のコリメータのアイデアも最近に提案し，実物の開発を進めていますが，内容はまだ未公開です。

電荷雲の測定

　我々は現在，実験室のＸ線発生装置やKEKの放射光のＸ線ビームを用いて，Ｘ線CCDの電荷雲のサイズを測る実験を進めています。これまで既に，従来には不可能だった10keV以上のＸ線に対する電荷雲の測定に成功し，現在30keVを超えるエネルギーでの測定に取り組みつつあります。

放射光ビーム用Ｘ線シャッターの開発

　X線CCDの実験では，CCDからのデータの読み出し時にＸ線を遮断しないと，ノイズとなってデータの質を著しく落としてしまいます。そこで，コンピュータ制御に対応した適当なＸ線シャッターが必要となりますが，市販品で適当なサイズの物はなく，大きめの製品を入手するには100万円以上のコストがかかります。そこで，我々は要求をじゅうぶんに満たす低コストなＸ線シャッターを設計製作し，実際に実験で用いました。

偏光Ｘ線の電荷雲の測定

　KEKの放射光からのＸ線は高い偏光度で偏光しています。偏光したＸ線に対する電荷雲は，計算によればＸ線の偏光方向（電場ベクトルの方向）に伸びることが予想されているので，このことを用いて入射Ｘ線の偏光方向を決められる可能性があります。この偏光方向はＸ線天文学でほとんど測られたことはありません。もし測ることが出来れば，Ｘ線の発生源での磁場状態の情報が得られるものと期待されており，非常に有意義です。早い時期に期待されている結果を発表したいと，日夜努力しています。

Ｘ線ＣＣＤの新システムの開発も

　2009年度から，Ｘ線CCDを動作させる新しいシステムの構築を理化学研究所の平賀博士と共同で始めました。まず，小型のLinuxシステムのもとで様々な環境データを取り込む通信系から開発を始めています。