装置写真

X線天文学で用いられている検出器には様々な種類があります。 気体の検出器もあれば、固体の結晶や 半導体を用いたものもあります。そのほかにも、検出器にはそれぞれ特徴があり、１つの検出器において、ある性能では優れていても他の性能では劣っている、というようなことがあるのです。しかし、種類が多いということは、それだけ選択肢が広いということです。ですから、それぞれの検出器を十分理解した上で、観測目的に合った検出器を選ぶことが大切になります。

一言にX線といっても、そのエネルギー範囲は広く、低い所では紫外線との境界付近の0.1keVあたりから、高い方では1000keVあたりまでのエネルギーを持つ電磁波のことを指します。(X線も電波や可視光、赤外線といった電磁波の一種です。) その中で、現在、X線天文学において注目しているエネルギー範囲はだいたい 1keV〜100keVあたりになります。

ところで、検出器にはそれぞれ使用できるエネルギー範囲 があります。例えば、X線検出器のなかで良く用いられるものの一つに気体を用いた 比例計数管があります。しかし、X線はエネルギーが高くなるにつれて透過力が強くなるため、比例計数管のように気体を用いた検出器では、X線を捕らえることができなくなります。そのため、高いエネルギーでは固体を用いた検出器( 半導体検出器、 シンチレーション検出器、 X線CCDカメラ(文責 吉岡)など)を使用します。

X線検出器の性能を比べる値として、エネルギー分解能 と呼ばれるものがあります。エネルギー分解能とは、ある天体が２つのエネルギーのX線を放出していたとして、それら２つを区別して検出する能力を表す値です。この値が小さい検出器ほどその能力に優れていて、結果として２つのX線のエネルギーが接近していても、区別することが可能になります。半導体を用いた検出器は一般的にエネルギー分解能に優れています。比例計数管も悪くはありません。それに対し、シンチレーション検出器は他の検出器に比べ劣っています。

"X線を検出するということ"の中で書いた、"X線の数を数えることができる" "X 線のエネルギーがわかる" という２つの事柄は、ほとんどのX線検出器が持っている基本的な性能ですが、例えば、X線を放出している天体の場所や形を知ることができる検出器には、基本性能に加えて X線の入ってきた位置を検出できるような工夫 がなされています。その工夫にもいくつかの方法がありますが、簡単には、小さな検出器をたくさん並べて１つの検出器として用いることで、X線の入ってきた場所を知ることができるようになります。