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Astro-E2 搭載 XIS の電荷注入機能を用いた 較正方法の 開発 PowerPoint Presentation
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Astro-E2 搭載 XIS の電荷注入機能を用いた 較正方法の 開発

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Astro-E2 搭載 XIS の電荷注入機能を用いた 較正方法の 開発 - PowerPoint PPT Presentation


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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.

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Presentation Transcript
astro e2 xis

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