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X 線望遠鏡 (XRT) データ解析について

X 線望遠鏡 (XRT) データ解析について . JAXA 宇宙科学研究本部 成影 典之. XRT 解析の流れ XRT データを読む XRT FITS キーワード XRT データの中身 データの補正 位置合わせ 温度診断. もくじ. データ解析の流れ. 1. DARTS データベース. 観測データが FITS 形式で蓄積されている。. データ読み込みプログラム : read_xrt. 生データ Level 0. 衛星が撮影したままのデータ。解析には要補正。. データ補正プログラム : xrt_prep. 補正済データ Level 1.

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X 線望遠鏡 (XRT) データ解析について

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Presentation Transcript

  1. X線望遠鏡(XRT)データ解析について JAXA 宇宙科学研究本部成影 典之 NSRO/Hinode-CDAW '07

  2. XRT 解析の流れ XRT データを読む XRT FITS キーワード XRT データの中身 データの補正 位置合わせ 温度診断 もくじ NSRO/Hinode-CDAW '07

  3. データ解析の流れ 1 DARTSデータベース 観測データが FITS 形式で蓄積されている。 データ読み込みプログラム: read_xrt 生データLevel 0 衛星が撮影したままのデータ。解析には要補正。 データ補正プログラム: xrt_prep 補正済データLevel 1 X線強度情報が得られる。 温度診断プログラム: xrt_teem 準備中 温度診断Level 2 X線強度をもとに温度を見積もることができる。 NSRO/Hinode-CDAW '07

  4. XRT データ(Lv.0) を読む 2 http://darts.isas.jaxa.jp/solarb/top.do 空間分解能 フィルターを選ぶ。温度診断のためには２種類必要。 NSRO/Hinode-CDAW '07

  5. XRT データ(Lv.0) を読む 2 • XRT画像は、FITSファイルに保存される。 • FITSファイルは、キーワード部分とデータ部分で構成されている。 • キーワード部分撮影時刻、使用フィルター、露光時間などの撮影情報が入っている。 • データ部分CCDカメラで撮った太陽（コロナ）の姿そのものが入っている。 • 1つのFITSファイルに１つのXRT画像が納められている。 • キーワード • 撮像時刻 • 使用フィルター • 露光時間 • 領域位置情報 • など データ　 XRT FITSファイル NSRO/Hinode-CDAW '07

  6. XRT データ(Lv.0) を読む 2 • 読みたい FITSファイルの指定 • read_xrt で XRT データを読み込む IDL > files = ‘file_name’ 複数のファイルを指定するには、 IDL > files = findfile(‘*.fits’) IDL > files = file_search(dir, ‘*.fits’) ファイルの指定に、ワイルドカードが使える。 IDL > read_xrt, files, index, data index には FITS ファイルの index 情報が、data には画像が入る。 NSRO/Hinode-CDAW '07

  7. XRT データの中身 2 • help コマンドを使って、index, data の中身を確認。 IDL > help, index, dataINDEX STRUCT = -> ******** Array[10]  10枚の画像情報DATA FLOAT = Array[512, 512, 10]  512x512 pixel の画像が10枚 index は構造体になっており、様々な情報がひとつにまとめられている。以下の方法で中身を確認することが出来る。 IDL > help, index, /structures DATE_OBS STRING ‘2006-09-30T01:23:45.678’ TELESCOP STRING ‘SOLAR-B’ INSTRUME STRING ‘XRT’・ ・ ・  FITS キーワードに相当する情報が入っている NSRO/Hinode-CDAW '07

  8. 観測日時 視野 最大 2048” x 2048” 空間分解能 1”, 2”, 4”, 8” から選択可能。 露出時間 1msec ~ 64sec から選択。 フィルター 観測対象の温度と輝度に応じて9つの中から選択する。 アライメント用の可視光撮像可。 画像圧縮 : 定量解析時には要チェック 可逆圧縮(DPCM)を主に使用。 非可逆圧縮(JPEG)も使用可能。 384”x384” 1024”x1024” XRT FITS キーワード 3 XRT 2048”x2048” NSRO/Hinode-CDAW '07

  9. XRT FITS キーワード 3 NSRO/Hinode-CDAW '07

  10. XRT Lv.0 データの中身 4 • data の各ピクセルには CCDカメラが受信した光の強度（が圧縮されているもの）が入っている。 太陽からの光子が入射 [erg]  CCDで受光 [DN]  圧縮保存 光子 生データLevel 0 望遠鏡の影響 太陽から放射された光子数（エネルギー）を求めるには、補正が必要。 NSRO/Hinode-CDAW '07

  11. データの補正 (Lv.0Lv.1) 5 生データ (Level 0)index, data Level 0 データの index, data をインプットすると、Level 1 データ index_out, data_out が作成される。 IDL > xrt_prep, index, data, index_out, data_out 撮像中と読出中に発生した暗電流と、カメラのＤＣオフセット値を、同一露光時間の暗電流画像を差し引くことで除去 暗電流除去 暗電流画像 offset 値 ~ 42 DN, 暗電流 = 0.1e- / sec / pix 電子数または入射エネルギー等に換算 ゲイン変換 カメラゲイン 1DN ~ 60 e- ~ 3.5 x 10-10 erg 衛星姿勢変化による画像位置ズレと回転ズレを補正 位置補正 衛星姿勢データ 現段階で、 xrt_prep (US-side作成) は black box。 見栄えは良くなるが、intensity 情報を保存しているか不明。 補正済データ (Level 1)index_out, data_out NSRO/Hinode-CDAW '07

  12. データの補正 (Lv.0Lv.1) 5 intensity 情報を使う解析を行う場合のデータ補正は、直近の dark image を差し引けば良い。 注意点 dark image のファイル名はXRT20070910_012345.6d.fits となっている。 画像サイズの同じ dark を使うことが望ましい。 dark と 解析データの露出時間は同じでなくてもよい。（∵CCDがよく冷えていて(-60℃)、dark current =0.1e- / sec / pix ） HINODE が SAA (South Atlantic Anomaly) に入っていない時の dark image を使うこと。 NSRO/Hinode-CDAW '07

  13. データの補正 (Lv.0Lv.1) 5 画像サイズの異なる dark を使ってデータを補正する場合の注意点 この部分を使う dark の Y方向の切り出しは、Y=0から行うこと。 例えば、512x512 のデータを、2048x2048 の dark で補正する場合、dark の(768:1279, 0:511) の部分を使う。 NSRO/Hinode-CDAW '07

  14. 位置合わせ 6 HINODE の装置 (SOT, EIS) とfits キーワードの情報を使って位置を合わせることができます。 HINODE 以外の装置 (SOHO, NoRH etc.) と大まかになら、 fits キーワードの情報で合わせることができます。 fits キーワードの情報に、衛星の jitter 情報が反映されていないので、しっかり合わせこむ場合は、XRT の全面画像を使って limb fit を行い、位置を合わせます。※ jitter を補正するプログラムは、準備中。 NSRO/Hinode-CDAW '07

  15. 温度感度は、各フィルターによって異なる特徴をもつ。温度感度は、各フィルターによって異なる特徴をもつ。  厚いフィルターほど高温成分に感度がある。 特定輝線に偏らないので、広い温度感度範囲を持つのが特徴的。 thin-Al-meshの温度感度曲線は、100万度近辺に盛り上がり（100万度に感度）があることが特徴である。 フィルターの温度感度 ffilter(T) 7 NSRO/Hinode-CDAW '07

  16. 温度診断: filter ratio method 7 • X線強度の相対比を用いた方法※単温度を仮定している。 filter1 と filter2 が同じプラズマを見ているとすると、分子と分母の EMは約分出来る。 ※通常、数種類のフィルターを用いて観測するので、温度解析が行える。 フィルターのペア毎に決まった関数（前頁のフィルター感度の比） NSRO/Hinode-CDAW '07

  17. 太陽全面温度マップ 7 NSRO/Hinode-CDAW '07

  18. 温度診断の注意点と対処法 7 • 温度診断する対象に合ったフィルターペアを選ぶ。 • 十分なカウント数があること  時間方向に積分 （同じフィルターの画像を複数枚を足し合わせる） or 空間方向に積分（ピクセルを足し合わせる） • ２種類のフィルターの観測時間差を対象現象の時間スケールより短くする。  内挿・外挿し、時刻を合わせる。 • サチュレーションを起こしている部分、bad pixel 部分は解析出来ない。 ※見積った温度は、フィルターの感度で重みがついた平均温度。 NSRO/Hinode-CDAW '07

  19. 太陽全面温度マップ 7 温度診断を行いたい場合は、成影にコンタクトしてください。 NSRO/Hinode-CDAW '07

  20. 付録：XRT性能表 NSRO/Hinode-CDAW '07

  21. 付録: 参考ホームページ・文献 • 参考ホームページ • SOLAR-B衛星全般 http://hinode.nao.ac.jp/index.shtml http://www.isas.ac.jp/j/enterp/missions/solar-b/index.shtml • 「ようこう」衛星(SOLAR-Bの前任機) http://www.isas.jaxa.jp/home/solar/ http://www.lmsal.com/SXT/homepage.html • 参考文献 • 科学衛星SOLAR-B実験計画書＜第３分冊＞ NSRO/Hinode-CDAW '07

  22. Enjoy XRT data!! NSRO/Hinode-CDAW '07

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