透過型フィルター · 二結晶分光器

• 透過型フィルター

 透過型フィルターは物質の吸収端における吸収係数の急激な変化を利用した、最も簡 単な分光素子である。各フィルタのK吸収端が、目的とする特性K-X線のエネルギーの すぐ上に来ていることを利用して、特性X線より高エネルギー側の連続X線を取り除く ことができる。しかし低エネルギー側の連続X線及びKβ線は除去することができない。

 Ｘ線望遠鏡の測定に用いられる特性X線とその時に使うフィルタの種類を表4.2に示 す。また各フィルターの透過率を図4.4に示す。

表 4.2: 特性X線と対応するフィルターの種類

特性X線 フィルター物質 フィルターの厚さ [µm]

Al-Kα(1.49 keV) Al 15

Ti-Kα(4.51 keV) Ti 50

Cu-Kα(8.04 keV) Ni 40

Pt-L(9.44 keV) Ni 40

図 4.4: フィルターの透過率

Ti 50µm Al 15µm Ni 40µm direct beam Ge

D.C.M

25

9 26

org 30 23

13 6 3 10 10

図 4.5: 大気室チェンバー中のフィルターの配置図

• 二結晶分光器

 大気チェンバ─には二結晶分光器（Double-crystal Monochromator：DCM）が設置さ れている。これはブラッグ反射(λ = 2dsinθ)を利用した分光器である。DCMはフィル ターでは混入の防げない吸収端より低エネルギー側の連続成分をカットすることが可能。

特にX線望遠鏡の有効面積が急激に減少していくE = 10 keV付近の測定を行なえるこ とは重要であり、さらに詳細な応答関数の作成が可能となる。

 DCMは一体加工された厚さ3 mmのGe(220)の結晶面とPt/C多層膜を用いた2つを スイッチングして使用しており、入射したX線は2 回のブラッグ反射によって単色化さ れる。DCMは回転ステージ(Aθ軸ステージ)の上に乗っており、さらにこのステージが 並進ステージ(A_y軸ステージ)上に設置してある。並進ステージによって、透過型フィル ターとDCMとの切替えを行ない、回転ステージによって入射エネルギーに対応した角度 に結晶面を制御ができる。回転ステージの最小ピッチは7.2秒角である。DCMは、図4.6

22.65 22.7 22.75 01042×1043×104

Intensity [c/10sec]

Bragg Angle [degree]

Rockingcurve Cu−Kα1,α2

Cu−Kα1 Cu−Kα2

GC= 22.67 , GW= 2.5640E−02, GN= 2473. , GC= 22.67 , GW= 7.4506E−03 GN= 3.4652E+04, GC= 22.73 , GW= 4.2043E−02, GN= 1059. , GC= 22.73 GW= 9.1836E−03, GN= 1.7959E+04, WV= 900.6 , N= 46.00

図 4.6: Cu-Kα(8.04 keV)付近のロッキングカーブ。– DCMを回転させ、入射角度を変えていったとき の光量変化を表している。30mビームライン搭載DCMはCu-Kα1, α2を区別することができる。

X線の出射位置

DCMに入射したX線は2回反射し、図4.7のように、ある距離∆xだけずれた位置に出 射されることになる。この∆xは図4.7のようにX線と第1結晶との交点をA、第2結晶 との交点をBとし、線分ABの距離をa、入射角度をθ 、第1結晶と第2結晶間の距離を bとすると次のように表される。

2.3. 宇宙科学研究本部30Mビームライン 第2. X線望遠鏡性能評価システム

X線の出射位置

DCMに入射したX線は2回反射のため、図2.9のようにある距離!xだけずれた位置に出射されるこ とになる。この!xは図2.9のようにX線と第1結晶との交点をA、第2結晶との交点をBとし、線分

ABの距離をa、入射角度を!、第1結晶と第2結晶間の距離をbとすると次のように表される。

図2.9: DCMでの2回反射—DCMに入射したX線はDCM前後で!xビームと垂直な方向にずれる。

!x=a 2sin!cos! (2.1)

また、

a= b

sin! ^(2.2)

であるので、これを式2.1に代入すると

!x=b 2sin!cos!

sin! ^=2bcos! (2.3)

となる。したがってDCMに入射したX線は入射位置から2bcos!離れた位置に出射される。

2θ

図 4.7: DCM での 2回反射、– DCMに入射したX線はDCM前後でビームに垂直な方向に∆xずれる

∆x = a×sin 2θ

= 2asinθcosθ (4.1)

また、

a = b

(4.2)