CsI(Tl) 2005/03/

CsI(Tl) 2005/03/30 1 2 2 2 3 3 3.1............................................ 3 3.2................................... 4 3.3............................................ 5 4 6 4.1.............................................. 6 4.2............................................ 6 5 8 5.1.................................. 8 5.2..................... 9 5.3........................... 12 5.4......................................... 15 5.5......................................... 18 6 21 6.1 X............................... 21 6.2................................. 21 7 23 1

1 2010 NeXT( 1) 20keV CCD CCD X CCD CCD X (20keV 100keV) X CsI(Tl) X 1 X NeXT 2 X X X X 16 256 2

2 CsI(Tl) 3 3.1 CsI(Tl) ( 2) 50mm 50mm 2mm 100kev X CsI(Tl) 9.23 10 3 cm 2 /g 4.51g/cm 3 100keV X 80% γ 2mm 2mm 1.NaI(Tl) 3.67 10 3 kg/m 3 NaI(Tl) 410nm NaI 40 K 2.CsI(Tl) 3

NaI(Tl) (4.51 10 3 kg/m 3 ) NaI(Tl) 45% 420-600nm NaI CsI K 1µ 3.CsI(Na) NaI(Tl) 85% 320-540nm 4.CaF2(Eu) X NaI 405-490nm 5.BGO( Bi4Ge3O12) CsI(Tl) 3.2 H9500 ( 3) 3 16 16 16 = 256 256 52mm 52mm 39mm 52mm 52mm 49mm 49mm 1 3.04mm 3.04mm 100 3.04mm 3.04mm 1 5.5 4 1000V 3.2.1 10 9 10 6 photocathode) dynode) ( ) 256 4

3 H9500 4 PMT (dark carrent) (thermionic emission) 50mm 10 5 10 15 1/2 3.3 5 ADC ) 6 ( 16 PMT 16 4 256 4 ADC 4 ( ) = (CH3 + CH4) (CH1 + CH2) CH1 + CH2 + CH3 + CH4 ( ) = (CH1 + CH4) (CH2 + CH3) CH1 + CH2 + CH3 + CH4 5

図6 図5 抵抗チェーン 抵抗チェーン回路図 実際には ADC のチャンネル出力をそのまま用いて比を取らずに ADC の下駄 (ADC にアナログ信号を入 力しなくてもゲート信号 変換開始信号を入れると出力される値) を引いた上で比を取った 4 方針と設定 4.1 実験方針 今回使用したマルチアノード光電子増倍管は 16 16 のセルを持つが以下の実験では図 7 に示した中心付近 8 8 のピクセルを重視した NeXT 衛星望遠鏡部の有効面積の角度依存性 (図 8) によると 硬 X 線の場合 光軸から 3.5arcmin 以上傾くと効率は１桁落ちる 一方増倍管のセルは 3mm 角 望遠鏡の焦点距離を 12m とすると 4 セルの視野はおよそ 3.5atcmin になる よって端は望遠鏡による光子の効率が極端に落ちるので 中心付近を優先して高い分解能を実現したいと考えたためである (図 9) 実験の目標は実際作った検出装置の位置分解能とエネルギー分解能を調べることである 抵抗チェーンの み 或いは光電子増倍管とシンチレータのみでの位置分解能評価を行い それぞれの部分が位置分解能に及 ぼす影響を調べた また最適な抵抗値を見つけるために抵抗チェーンの抵抗値をいろいろ変えてみることも 行った 4.2 セットアップ 今回の実験のセットアップを図 10 に示した マルチアノード光電子増倍管からの信号を抵抗チェーンを通 し 読み出し数を減らした後 プリアンプ シェーパーで増幅 整形しピークホールド型 ADC を用いてその 大きさを測定した ADC のゲート信号 及び変換開始信号はダイノード出力にスレスホールドをかけること で作った スレスホールドのレベルは光電子増倍管の最もゲインの良いセルでダイノードのスペクトルをと り そのスペクトルでからノイズの切れるレベルを調べ 設定した マルチアノード光電子増倍管からの生の 信号オシロスコープで見たものをを図 11 プリアンプ シェーパーを通って ADC に入る前の信号 ゲート信 号 変換開始信号をオシロスコープで見たものを図 12 に示した Shaper はアノード出力に対しては豊伸電子の NO12-V ダイノード出力に足してはクリアパルスの CP4417 6

7 8 8 8 NeXT 9 NeXT 7

10 11 PMT 12 SCA ORTEC 550A Delay&GateGenerater Techland N-TM307 ADC CP1113A ADC FANUC VMIVME7750 5 5.1 5.1.1 + CH1+CH2+CH3+CH4 8

13 1/4 14 13 1/4 13kΩ 5.1.2 14 13kΩ 14 5.2 5.2.1 3mm 3mm(1 ) 57 Co X (122keV) ( X ) ( 0 ) ( 1 ) 57 Co 15 9

15 5.2.1 16 5.2.2 1 16 1.5mm 16 10

17 5.2.4 X 1.06 0.71 5.2.3 1 3 3 ( (%)) 2 ( ) 100(%) 5.2.4 2 ( 13kΩ) 17 X 18,19 5.2.3 1 (%) (%) 35.8 48.9 39.6 47.4 1 11

18 + 19 + 20 ( ) ( ) 5.3 5.3.1 4.4mm,2.7mm X 1/4 1 1/4(4 4 ) 1/4 3 3( ) ( 20) 3 3 4 4 5.2.3 12

21 13kΩ 13kΩ 5.3.2 3 3mm 16 16=256 1 256 2 1 1 5mm 1 1 5.3.3 13kΩ 21 5.2.3 81.7% 39.6% 4 13

22 23 ( 22) ( 23) (CH1+CH2 ):(CH3+CH4 ) (CH1+CH2 )/(CH3+CH4 ) 1 13kΩ 13kΩ,1kΩ,100Ω 50kΩ 50kΩ,5kΩ,1kΩ 13kΩ 1kΩ 24 21 2,3 4.1 13kΩ 1kΩ (%) (%) 13k 100 76.7 41.7 13k 1k 39.6 47.4 13k 13k 62.2 81.7 50k 1k 57.4 52.8 50k 5k 54.5 65.8 50k 50k 58.0 62.2 2 ( ) 14

(%) (%) 13k 1k 67.0 59.6 13k 13k 69.2 79.1 50k 1k 65.6 52.8 50k 5k 54.5 65.8 50k 50k 58.0 62.2 3 ( ) 5.4 5.4.1 13kΩ 1kΩ X 57 Co(122keV) X 17.0mm ( 4.4mm) 2.5mm ( 2.7mm) 25 PMT 7.0mm 3mm PMT 3.5mm 24 13kΩ 1kΩ 15

25 5.4 5.4.2 256 1 1 X 26 2 ( 4 ) 8 8 43.0% 48.9% PMT 3.1mm 3.4mm 59.8% 54.5% PMT 4.3mm 16

26 (256 13kΩ 1kΩ) 3.9mm 5.4.3 2 2 2 1 2 2 2 ( 3mm) 1 ( 6mm) 4.4mm 2.4mm 90 57 Co(122keV) 1 27,28 29,30 2 1 17

27 2 28 2 29 1 30 1 5.5 5.5.1 5.4 4 2 5.4 17mm 1 5.5.2 133 Ba(80keV,356keV), 109 Cd(88keV), 57 Co(122keV) 31,32 :(CH)=15.7(± 0.1) (energy[kev])+ 132.1(± 8.9) 18

31 ( ) 32 ( ) :(CH)=17.4(± 1.1) (energy[kev])+111.4(± 133.8) 57 Co 2 33 7.8% 11.9% 4 4CH ADC AD 4 4CH ADC 4 5.5.3 2 4 80 350keV 5.5.4 3 57 Co(122keV) PMT 100 19

33 4ch ( ) 80keV (Ba133) 11.2-88keV (Cd107) 13 13.4 122keV (Co57) 7.8 11.9 356keV (Ba133) - 12.4 4 5 ( 4 ) PMTgain (%) (%) 100 7.8 11.9 80 8.5 9.8 57 7.8 10.3 40 8.0 11.9 5 20

6 6.1 X X 6 3.1mm 3.4mm 0.89arcmin 0.97arcmin 9.5keV 6 X 122keV 12m θ = arctan 3.4 10 3 (m) 12(m) tanθ(rad) = 3.4 10 3 (m) 12(m) 360 2π 60(arcmin) = 0.97 θ = arctan 3.1 10 3 (m) 12(m) tanθ(rad) = 3.1 10 3 (m) 12(m) 360 2π 60(arcmin) = 0.89 6.2 X 3mm 12m X 1 6.2.1 1 21

100Ω 100Ω 100Ω 10 13kΩ 1kΩ 50kΩ 5kΩ 100Ω 10kΩ 3 ( 12 ( ) 7 13k1k ( 13kΩ 1kΩ) 13k1k5k 12 5kΩ 13k1k5k50k 3 (3 15 2 ) 50kΩ 13k1k 13k1k5k 13k1k5k50k (3 3) (%) 83 58 55 (%) 102 112 104 (4 4) (%) 40 57 65 (%) 47 43 51 7 13kΩ 1kΩ GND 10kΩ10kΩ ( ) 6.2.2 1 3mm 22

6.2.3 PMT 1.5mm (PMT ) PMT 7 ( 3 ( GND ) 256 PMT VME VME P6 P6 23

PDF CR GND P6 P6 ( ) ASTRO-E2... 24