1 / 21

偏光Ｘ線の発生過程と その検出法

偏光Ｘ線の発生過程と その検出法. 2004 年 7 月 28 日　コロキウム 小野健一. はじめに. X 線のもたらす情報 ・到来方向 ・エネルギー ・時間 ・偏光. 偏光の基礎 偏光 X 線の発生 偏光 X 線の検出. ⇒ X 線画像 ⇒　エネルギースペクトル ⇒　光度曲線 ⇒　・・・いまだ十分な観測がなされていない. 目次. Ey max. Ey max. Ex Ey max. Ex max. Ex max. E. B. 偏光の基礎 いろいろな偏光状態. Maxwell 方程式の平面波解

Gabriel
Download Presentation

偏光Ｘ線の発生過程と その検出法

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 偏光Ｘ線の発生過程とその検出法 2004年7月28日　コロキウム 小野健一

  2. はじめに X線のもたらす情報 ・到来方向 ・エネルギー ・時間 ・偏光 偏光の基礎 偏光X線の発生 偏光X線の検出 ⇒X線画像 ⇒　エネルギースペクトル ⇒　光度曲線 ⇒　・・・いまだ十分な観測がなされていない 目次

  3. Ey max Ey max Ex Ey max Ex max Ex max E B 偏光の基礎いろいろな偏光状態 Maxwell方程式の平面波解 E = E0 exp[i(kz - ωt)] 電場の振動する方向分布に偏りがあるとき　⇒ 「偏光」している Ey Ex 2つの方向成分Ex、Eyの 振幅比、位相差により さまざまな偏光状態が存在 Ex = E1 cos(ωt – φ1) Ey = E2 cos(ωt – φ2) 位相差0 位相差π/2、振幅比1 一般の場合 ⇒　直線偏光 ⇒　円偏光 ⇒　楕円偏光 単色平面波は必ず偏光している

  4. 偏光の基礎自然光 ①放射源はランダムに運動 ②Ex、Eyの位相差はランダムに時間変動 ③偏光方向もランダムに変動 　⇒自然光、または非偏光と呼ぶ 実際に存在する光は 「部分的に偏光」している。 部分的に偏光した光 　＝ランダム偏光成分（位相差変動が完全にランダム） 　＋偏光成分（位相差が一定の楕円偏光） Ex = E1(t) cos(ωt – φ1(t)) Ey = E2(t) cos(ωt – φ2(t)) ⇒単色ではない

  5. 偏光の基礎偏光度 偏光度Π = Ip / I Ip I ：楕円偏光している光の強度 ：全強度 直線偏光の場合、 Π= Imax：最大強度　　Imin：最小強度 楕円偏光の場合も使えるが、 偏光度は過小評価される Imax – Imin Imax + Imin Imax Imin = (I – Ip) / 2 + Ip = (I + Ip) / 2 = (I – Ip) / 2

  6. 偏光の発生基本原理 加速する荷電粒子からの電磁波放射 ⇒トムソン散乱、シンクロトロン放射、・・・ Eの方向 ： n× (n × β) 放射方向と加速度 を含む 平面内に存在 . 放射方向 n . β E 電場 粒子の加速度に垂直な 方向で放射強度大

  7. トムソン散乱 入射波が直線偏光 ⇒散乱波も直線偏光 散乱波 n E 入射波 E 電子

  8. Ex Ey Ex 1 – cos2θ 1 + cos2θ 偏光度Π= Ey θ= 90°でΠ=1θ= 0°でΠ=0 トムソン散乱 n 入射波が非偏光 ⇒散乱波は方向によって 部分的に偏光している 散乱波 x θ 入射波 1:cos2θ(強度比) z 90° y

  9. X線源 鉄輝線⇒蛍光X線 連続成分⇒外部から照らされたX線をトムソン散乱 トムソン散乱 Sgr B2分子雲からのＸ線 Sgr B2分子雲 GC 銀河中心方向 3’～7pc X線 Chandrasimulation (Murakami et al. 2002)

  10. シンクロトロン放射 B B . β 磁場に垂直な面内で 直線偏光

  11. シンクロトロン放射 B P⊥(ω) – P||(ω) P⊥(ω) + P||(ω) E||E⊥ 偏光度Π(ω) = 一粒子の場合　周波数積分　⇒ 75％ N(γ) ∝ γ-pの分布の場合　周波数積分　⇒ p + 1 p + 7/3 p=2のときΠ=70％

  12. シンクロトロン放射 パルサー風星雲からのシンクロトロン放射 強磁場で加速された粒子がパルサーの磁場によりシンクロトロン放射 1970年代、 OSO-8衛星によりかに星雲からのX線偏光を検出（有為度3σ） ⇒シンクロトロン放射であることの証拠 (Weisskopf et al. 1978) かに星雲 (Chandra)

  13. 偏光の検出 • ブラッグ反射 • コンプトン散乱 • 光電吸収 偏光の観測はさまざまな現象の解明につながる。 しかし、その検出は難しく、数少ない観測例を除いて いまだ未開拓の状況と言える 検出効率、検出感度、エネルギー帯域が重要 数keV 10keV～ 数keV

  14. 偏光の検出OSO-8衛星の場合 ブラッグ反射の利用 E|| E⊥ θ E|| グラファイト 結晶 OSO-8衛星(1976-1978) 結晶の反射率はE||とE⊥で異なる θ=45°のとき、E||の反射率1、E⊥の反射率0

  15. 偏光の検出OSO-8衛星の場合 OSO-8衛星搭載の偏光計 グラファイト結晶パネル 比例計数管 パネルを回転させて 強度変化を測定 かに星雲からのX線偏光を検出（有為度3σ） X線

  16. 偏光の検出μ-PICなどガス検出器の場合 コンプトン散乱の利用 微分散乱断面積 z 光電子 放出方向 dσ dΩ 散乱X線 ∝ (1 – sin2θcos2φ) θ y y z x x x φ 偏光方向 入射X線 z方向から見ると y方向から見ると

  17. 偏光の検出μ-PICなどガス検出器の場合 光電効果の利用 微分散乱断面積 z 光電子 放出方向 dσ dΩ sin2θcos2φ (1-βcosθ)4 ∝ θ y y z x x x φ 偏光方向 入射X線 z方向から見ると y方向から見ると

  18. 偏光の検出μ-PICの場合 Ar / 20keV 電子雲 数100μ～1mm程度 従来のストリップ読み出しμ-PICですでに偏光の検出に成功している (Ueno et al. 2004)

  19. 偏光の検出μ-PICの場合 ピクセル読み出しにすれば、イメージングが可能 シミュレーションで偏光検出能の向上を検証 600μm 600μm

  20. 偏光の検出μ-PICの場合 現在は ・基礎特性に関する実験 ・多チャンネル読み出し回路の構築 10月にはPhoton Factory(KEK)にて偏光度100％に近いX線を用いた実験を行なう予定

  21. まとめ 偏光の発生 ⇒シンクロトロン放射、トムソン散乱など宇宙で起こるさまざまな過程で偏光X線が発生 偏光X線の検出 ⇒ブラッグ反射、コンプトン散乱、光電効果などを利用することで検出可 光電効果での光電子放出方向の偏りをピクセル読み出し型μ-PICで検出する予定

More Related