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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あああああ X あ CCD(SIS) あああああ あああ ・ ( ああ 0.1-0.2MeV あ proton) あああああああああ CTI あああ・・ ・ column あああ CTI あああああああああああ 1.column あああ CTI ああああああああああ 2.CTI ああああああああああああ あああああああああああああ ・ Astro-E2 ああ XIS あああああああああああ あああああ ああ ああ あ ああ ああ あ あ ああ ああ 、 、 、 ( あああああああああ ) あ 、 XIS あああ Email: [email protected] Abstract: Astro-E2 ああ X あ CCD あああ (XIS) ああああああああああああああ (charge injection : CI) あああああああ あああ 。 CCD あ ああああああああ 一 あ ああああああああああああああああああああああああああ 、 (CTI) ああああああああああ あああああ 。 CTI あああ あああああああああああああああああああああああああああああああああああああああああ ・ あああ あああああああ 。 CI ああああああああああああああ ああああああああああ 、 CI ああああああああああああああ ああああああ 、 CTI あああああああああああああああああああああああ。 Astro-E2 ああ 4 ああ XIS あああ ⇒ ああああああ X あああああ あああああああ一 あ ああああああああああ 体 XIS ああああ CCD あああ X (pixel) PH ああああ ( あ column あ 1pixel) count s PH あああああああああ ああ （ ○ああああ pixel,350frames あ） ああああああ 4.6keV,FWHM85eV あ X ああああ ⇒Ti(4.5keV,FWHM123eV)あ～ 70% ⇒ あああああああああああああああああああ CI ああああああ Ⅰ : あああああああああああああ ⇒ああああああああああああああ あああああああああ ああああ あああああああ ああ あああ ああああ ああああああああああああああ ① あああああああ 一 column あああ ② ああああああああああ ああああああああ あああ column あああ CTI あああああ ③ あ column あ CTI ああ、 CCD ああ あああああああああああああ ⇒ああああああああああああああ ああああ (1024pix el 2 ) ああああ (1024pix el 2 ) Pixel size 24μm×24μm Energy band 0.4-12 keV Energy resolution E/ΔE(FWHM) ～ [email protected] Readout noise 3 electrons (RMS) あ column あああああああああああ column あああああああああ ⇒② ・③ああああああ • ああああああ X あああああ PH あああ column ああああああああああああああああ : CI ああああああ→あああああああああああああああああああああ column ああああああああああああ ああああああああああああああ CTI ああああああああああ ① あ column あ 2pixel あああああああああああああ ( あああああ→ 1pixel ああああああああああああ 2pixel ああ CTI あああああ ああああああ→ああああああああああああ ああああああ 2pixel ああああああああああ ) ② ああああああああああああああああああ ( ああああああああああああああああああああああああああああ。 あああああああああああああああああああああ ) ① あああ pixel あああああああああああ ② あああああああ あ :03/09 あああああ あ :03/10 あああああ あ あああああ ああああ 一 、 ・ ああああああああああ 2 あああ ⇒ ああ fit ～ 3ADU あ offset ～ 0.2-0.3%(12- [email protected]) ああああああああああああ・・ ああああ column あああああああ ああああああ column あああああああ 55 Fe あああああ column あああああああ あああ column あああ PH あああ CI ああああああⅡ : PH ああ CTI あああああああああ ⇒X ああああああああああああああ ああああああああああああああ ⇒ ああああああああああああああ ああああああ CTI あああああああああ CI あああああああ あああ CTI あああああ X (pixel) PH X (pixel) PH X (pixel) PH ああ ああ 55 Fe x 、 y あああああああああああ (%) ああ fit: ああ 0.04±0.02 Grade0, ああああああああああああああああ あああ CTI:1-2×10 -6 x ( 横横横 ) y ( 横横横 ) column row ああああ ( 55 Fe; ああああああああああああああ ) あ PH ああああああああああ②ああああああ ( あああああ あああ③ああああああ ) 。 ② あああああああああ PH あああああああああああああ ああああ (A,B あ ) ああああ。 ああああ ( 55 Fe) あ ああああああ X (pixel) PH ああああああああ CTI ああああ 3 ああ ①CI あああああああああああ CTI ② ああ あああああああああ ・ CTI ③ ああああああああああああああ ああああああああああ CTI X あああああああああ②あ③ ああああああああ ああああああああああ あああああ A B
description
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: [email protected]. 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
Transcript of Astro-E2 搭載 XIS の電荷注入機能を用いた 較正方法の 開発
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
Astro-E2 搭載 XIS の電荷注入機能を用いた較正方法の 開発
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: [email protected]
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。
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
XIS センサー
CCD チップ
X (pixel)
PH
注入電荷( 各 column に1pixel)
cou
nts
PH注入電荷量の安定性
（左図○で囲んだ pixel,350frames 分）
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
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
電荷注入機能の導入
撮像領域
電荷注入の様子
電荷注入口
レジスタ
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
撮像領域(1024pixel2)
蓄積領域(1024pixel2)
Pixel size 24μm×24μmEnergy band 0.4-12 keVEnergy resolution
E/ΔE(FWHM) ～[email protected]
Readout noise 3 electrons (RMS)
各 column の注入電荷量をプロット
column 間のばらつきを補正⇒②・③の補正に相当
• 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 )
①特定の pixel への注入電荷量の安定性
②長時間の安定性 赤 :03/09 データ取得緑 :03/10 データ取得
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%([email protected])長期的には安定と言えない・・ 注入量の column ごとのばらつき
注入電荷量の column ごとのばらつき
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
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
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
CI 用レジスタ内の横転送 CTI による傾
き
X (pixel)
PH
X (pixel)
PH
X (pixel)
PH
注入電荷
55Fe
x 、 y 軸とも平均値からのずれ (%)
直線 fit: 傾き 0.04±0.02Grade0, 撮像領域上半分のイベントのみ抽出 縦転送 CTI:1-2×10-6
x ( 横方向 )y (縦
方向
)
column
row
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。
較正線源 (55Fe) が照射する領域
X (pixel)
PH
注入電荷が受ける CTI は以下の 3 種類
①CI 用レジスタ内での横転送CTI②撮像・蓄積領域中の縦転送 CTI③蓄積領域の下にある読み出し用 レジスタ内での横転送 CTIX 線イベントが受ける②と③
の分を補正したい
電荷の読み出し方向と読み出し口
A
B
