XIS-S0-A
6.7 アクセプタイオン濃度の調整
Sensor a [ch/electron]
S0-C 1.108
S1-A 1.059
表6.4: 電子数から PH への変換係数
6.7. アクセプタイオン濃度の調整 86
6.7.3
結果
アクセプタイオン濃度 NA に対する、XIS-S0-C, XIS-S1-A の Grade 分岐比を、それぞれ、
表6.5, 表6.6 に示す。
GradeRatio [%]
N
A [/cm
3
]
Grade0 Grade 1 Grade2 Grade3 Grade4 Grade5 Grade6 Grade7
Gr ade2
Gr ade0
1.0210 12
25.8 0.0 17.1 8.4 8.4 0.1 31.8 8.4 0.662
2.0210 12
37.7 0.0 18.8 9.2 9.3 0.1 20.5 4.3 0.497
3.0210 12
45.2 0.1 18.2 8.9 9.2 0.1 14.8 3.5 0.403
3.2210 12
46.4 0.1 18.1 8.7 9.1 0.1 14.1 3.4 0.390
3.3210 12
47.0 0.1 18.0 8.7 9.1 0.1 13.7 3.4 0.383
3.4210 12
47.5 0.1 17.9 8.7 9.0 0.1 13.3 3.4 0.376
3.5210 12
48.1 0.1 17.8 8.6 9.0 0.1 13.0 3.3 0.370
4.0210 12
50.2 0.1 17.5 8.5 8.8 0.1 11.7 3.2 0.349
1.0210 13
64.4 0.1 13.9 6.7 7.0 0.1 4.8 3.0 0.216
1.0210 14
85.0 0.1 5.6 2.7 2.7 0.0 0.7 3.1 0.066
1.0210 15
92.1 0.1 2.1 1.0 1.0 0.0 0.3 3.4 0.023
XIS-S0-C 40.8 0.1 15.5 6.4 6.4 0.3 21.4 9.2 0.380
表 6.5: XIS-S0-C: 空乏層厚 77.756m、入射 X 線のエネルギー5.89505 keV のときの、アクセ プタイオン濃度に対する Grade 分岐比の変化
GradeRatio [%]
N
A [/cm
3
]
Grade0 Grade 1 Grade2 Grade3 Grade4 Grade5 Grade6 Grade7
Gr ade2
Gr ade0
3.0210 12
41.0 0.0 18.2 8.9 9.1 0.2 16.8 5.8 0.444
3.5210 12
43.8 0.1 18.0 8.7 9.0 0.2 14.7 5.6 0.410
3.6210 12
44.3 0.1 18.0 8.6 9.0 0.2 14.3 5.6 0.406
3.7210 12
44.8 0.1 17.9 8.6 8.9 0.1 14.1 5.5 0.399
3.8210 12
45.2 0.1 17.8 8.6 8.9 0.1 13.8 5.5 0.394
4.0210 12
46.2 0.1 17.6 8.5 8.9 0.1 13.2 5.5 0.382
XIS-S1-A 42.9 0.4 17.2 6.5 6.7 0.5 19.3 6.5 0.400
表 6.6: XIS-S1-A: 空乏層厚 61.873m、入射 X 線のエネルギー5.89505 keV のときの、アクセ プタイオン濃度に対する Grade 分岐比の変化
ここでは、空乏層厚やHorizontal方向のPixel構造に依存しない Grade0とGrade2にのみ 注目してアクセプタイオン濃度を決める。これは、Grade 0 はPixel 中心、Grade2 はVertical 方向の Pixel 境界付近で起きるイベントであるから、Grade 0 と Grade 2 のイベント数の比は チャネルストップなどの Pixel の構造に依らないと考えられるためである。表6.5, 表6.6 のう ち、Grade 2/Grade 0の結果を、それぞれ、図6.15, 図6.16 に示す。
図6.15, 図6.16 から、データのGrade 0 と Grade 2 の比を再現するためには、XIS-S0-C、
XIS-S1-Aのアクセプタイオン濃度をそれぞれ NA=3:321012 [/cm3]、NA =3:721012 [/cm3] にする必要があることがわかった。
図6.15: XIS-S0-C (空乏層厚77.76 m) に対し、入射 X 線エネルギー5.89505 keVで NA を変 えたときのGrade 2/Grade0 の比の変化
図6.16: XIS-S1-A (空乏層厚 61.87 m) に対し、入射 X 線エネルギー5.89505 keV でNA を変 えたときのGrade 2/Grade0 の比の変化
6.7. アクセプタイオン濃度の調整 88
6.7.4 Mn K
のスペクトル再現性
アクセプタイオン濃度調整後の各Grade ごとのスペクトルの比較 (XIS-S0-C ) を示す。いず れも実線がデータ、破線がシミュレーションである。
10 -1 1 10 10 2 10 3
1550 1600 1650 1700 1750 1800 1850
ID=4203,N=10250
PH [ch]
Counts [/ch]
XIS-S0-C Mn Kα, Grade 0 Data
Simulation
10 -1 1 10 10 2 10 3
1550 1600 1650 1700 1750 1800 1850
ID=4223,N=4020
PH [ch]
Counts [/ch]
XIS-S0-C Mn Kα, Grade 2 Data
Simulation
10 -1 1 10 10 2 10 3
1550 1600 1650 1700 1750 1800 1850
ID=4233,N=1977
PH [ch]
Counts [/ch]
XIS-S0-C Mn Kα, Grade 3 Data
Simulation
10 -1 1 10 10 2 10 3
1550 1600 1650 1700 1750 1800 1850
ID=4243,N=1984
PH [ch]
Counts [/ch]
XIS-S0-C Mn K α , Grade 4 Data
Simulation
10 -1 1 10 10 2 10 3
1550 1600 1650 1700 1750 1800 1850
ID=4263,N=3064
PH [ch]
Counts [/ch]
XIS-S0-C Mn K α , Grade 6 Data
Simulation
10 -1 1 10 10 2 10 3
1550 1600 1650 1700 1750 1800 1850
ID=4273,N=53
PH [ch]
Counts [/ch]
XIS-S0-C Mn K α , Grade 7 Data
Simulation
図 6.17: アクセプタイオン濃度調整後のMn K に対するシミュレーション結果(
△
▲
△
)、データ(▲
) の各 Grade ごとの比較 (XIS-S0-C)。いずれも、横軸: PH [ch]、縦軸: Counts [/ch] で ある。
シミュレーションではデータと比較して、
1 データでは Grade2 >Grade 3 +4 であるが、シミュレーションではほぼ等しい
2
Grade 0が多く、Grade 6,7 が少ない
1 については、シミュレーションの現モデルに Pixel の Vertical 方向と Horizontal 方向に 特別な構造を持たせていないのが原因と考えられる。Grade 2、3、4 はほぼ空乏層で起きたイ ベントであるが、このうち Grade 3、4 は Pixel の Horizontal 方向の境界で起きるイベントで ある。シミュレーションでは、Grade 2 と Grade 3+4 はほぼ同数起きるが、実際の XIS では
Horizontal 方向の境界にはチャネルストップが存在するため、Grade 3、4 が起きにくい。現モ デルでこの非対称性は再現できないのは当然である。これについては次節で考察する。
2 については、さらに、仮定した空乏層厚に問題がある可能性がある。式(6.19)では、Grade
6 を全て空乏層でのイベントとみなした。しかし、Grade 6 の全てが空乏層でのイベントではな いため、空乏層厚を実際より厚く見積もっているおそれがある。その場合、Grade 6、7 のイベ ントがデータより少ないことは定性的に理解できる。
6.7.5 O K
スペクトルの再現性
55
Fe で決めたパラメータで、他のエネルギーでのレスポンス再現性を見る。O K のエネル ギーでシミュレートした結果を図6.18に示す。
XIS-S0-C O K Data + Simulation (Grade 0) 1
10 10 2 10 3 10 4
60 80 100 120 140 160 180 200
ID=4201,N=59526
W
値調整前PH [ch]
XIS-S0-C O K Grade 0
Counts [/ch]
図6.18: Simulation結果( )と実験(
)の 比較(Grade 0,W 値調整前)
XIS-S0-C O K Data + Simulation (Grade 0) 1
10 10 2 10 3 10 4
60 80 100 120 140 160 180 200
ID=4201,N=56666
W
値調整後PH [ch]
XIS-S0-C O K Grade 0
Counts [/ch]
図6.19: Simulation結果( )と実験(
)の 比較(Grade 0,W 値調整後)
図6.18に示すように、スペクトルのピーク位置を再現できていないことがわかる。これは、
シミュレーションで使用した WSi
(O K) = 3.723 [eV/pair] が、実際の値と異なるためと考え られる。そこで、スペクトルのピークが一致する WSi(O K) を求めると、WSi(O K) = 3.651
[eV/pair]となった。W 値調整後のスペクトルを 図6.19 に示す。Main Peak の中心の shift が 解消され、Main Peak 成分は Simulation とデータで良く一致していることがわかる。しかし、
Tail成分については、80{140ch付近の盛り上がりを全く再現できていない。しかし、80ch以 下ではシミュレーションとデータに特に違いが見られない。
なお、W 値については次章でまとめる。
他の Grade については、さらにデータとシミュレーションの違いが浮き彫りになる。図6.20
から、Normalizationは別として、全てのGrade においてスペクトルの形を再現できていないこ
とがわかった。特に、Grade 3,4 の 100 ch付近の構造が、Grade 0と同様全く再現できていな い。この原因については次節で考察する。
XIS-S0-C O K Data + Simulation (Grade 2) 1
10 10 2 10 3 10 4
60 80 100 120 140 160 180 200
ID=4221,N=1395
W
値調整後PH [ch]
XIS-S0-C O K Grade 2
Counts [/ch]
XIS-S0-C O K Data + Simulation (Grade 3) 1
10 10 2 10 3 10 4
60 80 100 120 140 160 180 200
ID=4231,N=615
W
値調整後PH [ch]
XIS-S0-C O K Grade 3
Counts [/ch]
XIS-S0-C O K Data + Simulation (Grade 4) 1
10 10 2 10 3 10 4
60 80 100 120 140 160 180 200
ID=4241,N=665
W
値調整後PH [ch]
XIS-S0-C O K Grade 4
Counts [/ch]
図6.20: Simulation 結果( )と実験(
)の比較 (Grade 2,3, 4)