Astro-E2 搭載 XIS の電荷注入機能を用いた 較正方法の 開発

1. column row y (縦方向) x (横方向) 中嶋　大、松本　浩典、鶴　剛、小山　勝二(京都大学理学研究科)、他XISチーム　Email: nakajima@cr.scphys.kyoto-u.ac.jp Astro-E2搭載XISの電荷注入機能を用いた較正方法の 開発 Abstract:Astro-E2搭載X線CCDカメラ(XIS)には新しい機能として電荷注入(charge injection : CI)機能が加わった。これはCCDに一定量の電荷を注入し、読み出し前と後の電荷量を比較することで電荷転送非効率(CTI)を測定するものである。各列ごとのCTIを測定・補正することが可能なためこれまでよりさらに詳細にエネルギー分解能が改善されると予想できる。本ポスターではCI機能を用いた較正方法を考察し、実際のデータを用いてCI機能の有効性をチェックしたが、打ち上げ前でCTIが非常に小さいため有効性は結論付けられなかった。 3.Application of the CI function 1.Introduction CI機能の大前提Ⅰ : 注入電荷量を制御できること ⇒注入電荷量の安定性をチェック Astro-E2には4台のXISが搭載 ⇒世界最大の硬X線有効面積 搭載検出器中唯一 天体の詳細位置決定が可能 ①特定のpixelへの注入電荷量の安定性 XISセンサー counts 撮像領域 (1024pixel2) 注入電荷 (各columnに1pixel) PH 注入電荷量の安定性 （左図○で囲んだpixel,350frames分） 蓄積領域 (1024pixel2) 注入電荷量は4.6keV,FWHM85eVのX線に相当 ⇒Ti(4.5keV,FWHM123eV)の～70% ⇒短いタイムスケールでは良く安定している CCDチップ あすか搭載X線CCD(SIS)で得た教訓 ・宇宙線(主に0.1-0.2MeVのproton)による放射線損傷でCTIが増加・・ ・columnごとにCTIが異なることも分かった 1.columnごとにCTIを測定することが必要 2.CTIを補正しエネルギー分解能・ゲインを改善することが必要 ②長時間の安定性 赤:03/09　データ取得 緑:03/10　データ取得 PH 同一の駆動電圧・温度環境、 異なる日時で注入量を2度測定 ⇒直線fit～3ADUのoffset ～0.2-0.3%(12-18eV@5.9keV)長期的には安定と言えない・・ 電荷注入機能の導入 撮像領域上端にレジスタを追加 ①一定量の電荷を各columnに注入 ②注入時と読み出し時の 電荷量を比較する つまりcolumnごとのCTIを測定する ③各columnのCTIから、CCD上の　場所ごとに電荷量を補正する⇒エネルギー分解能の補正になる レジスタ X (pixel) 電荷注入口 注入量のcolumnごとのばらつき 撮像領域 PH CI機能の大前提Ⅱ: PH値がCTIを反映していること ⇒X線イベントとの相関をチェック 電荷注入の様子 両者のばらつきに大きな差あり ⇒相関があるかどうか結論できず 打ち上げ前でCTIが非常に小さいため X (pixel) 2.How to use the CI function 注入電荷量のcolumnごとのばらつき PH CI用レジスタ内の 横転送CTIによる傾き 注入電荷が受けるCTIは以下の3種類 Grade0, 撮像領域上半分のイベントのみ抽出 　　　　　　　　　　縦転送 CTI:1-2×10-6 直線fit:傾き0.04±0.02 PH 55Fe ①CI用レジスタ内での横転送CTI ②撮像・蓄積領域中の縦転送CTI ③蓄積領域の下にある読み出し用 　　レジスタ内での横転送CTI A B X線イベントが受ける②と③ の分を補正したい 注入 電荷 x、y軸とも平均値からのずれ(%) X (pixel) X (pixel) PH 各columnの注入電荷量をプロット 55Feイベントのcolumnごとのばらつき 両者のcolumnごとのPHの相関 4.Estimation of the CI function 較正線源(55Fe;撮像領域の左右上端を常時照射)のPH値からチップ両端での②が決定できる(チップの端のため③は無視できる)。 ②を用いて注入電荷のPH値を補正するとチップ両端での補正先(A,B点)が決まる。 X (pixel) • 注入電荷量とX線イベントPH値とでcolumn間のばらつきの度合いが異なる原因: CI用レジスター→撮像領域の縦転送中に電荷損失してしまうため columnごとのばらつきを気にせず 短時間の安定性さえあればよいCTI補正方法の考察が必要 ①各columnに2pixel以上注入しその間隔を変える(間隔が狭い→1pixel目の電荷が犠牲電荷になり2pixel目はCTIを受けない 間隔を広げる→犠牲電荷の効果がなくなる 両者の場合で2pixel目の電荷量を比較する) ②注入電荷を上下に動かしてから読み出す(動かすパターンを帰ることで読み出しまでの転送回数を変える。 それぞれの場合で読み出した電荷量を比較する) 較正線源(55Fe)が 照射する領域 column間のばらつきを補正 ⇒②・③の補正に相当 電荷の読み出し方向と 読み出し口