NeXT 衛星への応用
NeXT 衛星の構成
NeXT 衛星は Astro-E2 衛星に続く日本で6番目の X線天文衛星
で、2011 年頃の打ち上げを目指しています。ミッションの第一目的は、
宇宙における高エネルギー粒子、とくに宇宙線の加速機構を調べ、
知られざる非熱的世界の極限に迫ることです。 このような"非熱的"な宇宙は、
熱的放射の影響が次第に薄れていく硬X線で初めて姿を表すと考えられます。
しかしながら、従来の衛星では 10 keVを超える硬X線の観測が難しく、
未だ精度の良い観測は未だ十分に行われていません。
NeXT 衛星は80 keVまでの硬X線領域において、世界で初めて撮像観測を
行うとともに、数100 keV のγ線領を過去にない精度で観測することを
目標としています。
NeXT衛星は総重量 1700 kg(観測器は 860 kg)の、世界的に見て中型のX線
天文衛星です。開発には、日本のX線天文グループの多くのメンバーが
参加しています。塔載検出器は (1) 広帯域撮像検出器 (Widebandf X-ray Imager:
WXI)、(2) 軟γ線検出器(Soft Gamma-ray Detector: SGD)、
(3) 軟X線分光器 (Soft X-ray Spectrometer: SXS) という、3種類の検出器
が塔載されます。このうち、WXIは多相膜スーパーミラーと組合せた撮像
検出器で、0.5-20 keV の低エネルギー側を SXI (Soft X-ray Imager)、
8-80 keV の高エネルギー側を HXI (Hard X-ray Imager)でカバーします。
これにより、0.5-80 keVの広い領域で初めて撮像観測が可能になるのです。
一方で、SGDは Siストリップ検出器とCdTe 検出器を内蔵した狭視野井戸型
phoswich 検出器で、500 keVまでのエネルギーにおける高感度な観測を
可能にします。
(左)SGD検出器の概観 (右)APD を用いた読み出し方法と、Astro-E衛星HXDとの
比較
NeXT衛星は、あらゆるX線波長で今までよりも一桁以上高い感度の観測を目標と
します。この高感度を実現するためには、軌道上におけるバックグラウンドを
効率よく除去する新たな検出器が必要です。東工大で開発している APD は、
NeXT衛星の HXI, SGDでともに用いられることが検討されており、我々は
プロトタイプ APDを用いた評価試験を行っています。 それでは、APDを使うと
具体的にどのようなメリットがあるのでしょうか？ APD は非常にコンパクトで
形状も自在に換えられるため、シールド部の検出器に直接貼り付けて信号を
読み出すことが可能です。従来用いてきた PMT は容積が大きいためこのような
読み出しが難しく、必然的にバックグラウンドの除去性能が低下してしまします。
どのくらいのエネルギーまで、バックグラウンドとなるイベントを除去できるか
という指標を「エネルギー閾値」と呼び、この値が小さい検出器ほど感度の
高い観測が可能です。NeXT に塔載するSGDでは、閾値を従来の100 keV程度から
30 keVまで下げることが可能になります。
APDを用いたシールド検出器(BGO)の読み出し
