Focusing of gamma-rays with Laue lenses: first results
F. Frontera, G. Loffredo, A. Pisa, F. Nobili, V. Carassiti, F. Evangelisti, L. Landi, S. Squerzanti, E. Caroli, J. B. Stephen, K. H. Andersen, P. Courtois, N. Auricchio, L. Milani, B. Negri
我们报告的第一个结果，从我们的开发项目中获得的聚焦伽马射线（$>$ 60千电子伏），通过使用劳厄透镜。第一个镜头原型模型已经组装和测试。我们描述了所采用的技术和透镜聚焦能力在约100千电子伏。
We report on the first results obtained from our development project of focusing gamma-rays ($>$60 keV) by using Laue lenses. The first lens prototype model has been assembled and tested. We describe the technique adopted and the lens focusing capabilities at about 100 keV.
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。
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Exploring the Hard X-/soft gamma-ray Continuum Spectra with Laue Lenses
X射线天文学的历史表明，我们对X射线天空的任何认识的进步都与仪器灵敏度的提高密切相关。在60千电子伏以上的能量，有一个有趣的前景，大大提高极限灵敏度的当前一代的直视望远镜（有或没有编码掩模），提供了使用劳厄透镜。我们将在下面讨论的硬X射线聚焦望远镜（HAXTEL）的发展状况的基础上劳厄透镜具有宽带通（从60至600千电子伏）的研究的X射线连续天体源。我们展示了两个多透镜配置的例子，其预期灵敏度的数量级比迄今为止达到的更好（$\sim 1 \times 10^{-8}$光子cm $^{-2}$ s $^{-1}$ keV $^{-1}$在200 keV）。有了这种前所未有的灵敏度，非常令人兴奋的天体物理学前景被打开。
Laue Lens Development for Hard X-rays (>60 keV)
本文报道了Cu（111）镶嵌晶体样品的反射率测量结果。这些测试是在对用于空间天文学的硬X射线聚焦望远镜进行可行性研究的背景下进行的，其能量通带为60至600千电子伏。设想的技术是使用透射配置中的镶嵌晶体，其将X射线衍射为布拉格衍射（劳厄透镜）。假设劳厄透镜具有焦距为$f$的球面形状。它是由平面镶嵌水晶砖适当地定位在镜头。样品在格勒诺布尔（法国）的劳厄-朗之万研究所（ILL）生长并用于该项目，而反射率测试则在费拉拉大学物理系的X射线设施中进行。
Feasibility study of a Laue lens for hard X-rays for space astronomy
我们报告的可行性研究劳厄透镜的硬X射线（>60千电子伏）镶嵌晶体的基础上，天体物理学的应用。特别是我们讨论的科学动机，其功能原理，遵循的程序，选择合适的晶体材料，通过建立晶体尺寸和它们的分布在透镜上，以获得最佳的透镜聚焦能力的标准，并在给定的通带优化透镜有效面积的标准。我们还讨论了由于组装透镜时不可避免的机械误差而导致的晶体瓦片未对准的影响。开发了一个软件来面对所有这些主题，并评估预期的镜头性能。
R&D progress on second-generation crystals for Laue lens applications
基于劳厄透镜的伽马射线望远镜的概念提供了将灵敏度比现有仪器提高一个数量级以上的可能性。劳厄透镜已经由我们合作开发了几年：该研发计划的主要成果是CLAIRE透镜原型。从那时起，一直致力于开发有效的衍射元件（晶体板），目的是从技术劳厄透镜到科学上可利用的透镜。最新的飞行任务概念是欧洲伽马射线成像仪（GRI），它打算利用劳厄透镜覆盖200千电子伏至1300千电子伏的能量。本文介绍了两种很有前途的材料，低镶嵌率铜和梯度浓度硅锗的研究。在欧洲同步辐射设施的光束线ID 15 A上和在劳厄-朗之万研究所的GAMS 4仪器上（都在法国格勒诺布尔）使用接近500 keV的能量的高度单色光束进行了三次运行期间的测量。尽管它不是完全均匀的，所提出的铜晶体表现出25%的峰值反射率，根据理论预测，和约26 arcsec的镶嵌性，如GRI的劳厄透镜的实现的理想范围。具有恒定梯度的硅锗首次在500 keV下测量。两个样品显示出相当均匀的反射率，达到26%，这与实验晶体中已经观察到的48%相差甚远，但这是一个非常令人鼓舞的开端。这一结果已被用来估计GRI劳厄透镜设计的性能。
Monte Carlo Study of Detector Concepts for the MAX Laue Lens Gamma-Ray Telescope
MAX是一种劳厄透镜伽马射线望远镜，利用晶体中的布拉格衍射将入射光子集中到远处的探测器上。劳厄透镜和探测器分别由两颗编队飞行的卫星携带。目前正致力于研究不同类型的晶体，这些晶体可能适合于将伽马射线聚焦在两个100 keV宽的能带中，这两个能带集中在两条线上，这两条线构成了MAX任务的主要天体物理学兴趣：511 keV正电子湮灭线和Ia型超新星中大量产生的56 Co衰变产生的加宽847 keV线。然而，要优化MAX的性能，还需要优化用于收集由透镜集中的源光子的探测器。我们解决这一需要，通过应用成熟的蒙特卡罗和事件重建包来预测三种不同的Ge探测器概念的MAX性能：一个标准的同轴探测器，一堆分段探测器，和一个康普顿相机组成的一堆条形探测器。每一种都表现出明显的优点和缺点，基本的仪器特性，如检测效率或背景抑制，最终确定可实现的灵敏度。我们得出结论，康普顿相机是最有前途的探测器，特别是最大的劳厄透镜伽玛射线望远镜一般。
A focal plane detector design for a wide-band Laue-lens telescope
60 keV以上的能量范围对于研究高能天体物理中许多悬而未决的问题，如逆康普顿在伽玛暴中的同步辐射或热过程中的作用，信噪比中的非热机制，活动星系核谱中高能截止点的研究，以及核谱线和湮没线的探测等都具有重要意义。为了研究天体源的X射线连续谱，最近提出了一种用于硬X射线聚焦望远镜（HAXTEL）的60 ~ 600 keV宽能带的高能劳厄透镜。所需的焦平面检测器应在整个操作范围内具有高检测效率、约1 mm的空间分辨率、在500 keV下几keV的能量分辨率以及对线性偏振的灵敏度。我们描述了一种可能的配置的焦平面检测器的基础上堆叠在一起，以实现所需的检测效率在高能量的几个CdTe/CZT像素层。每一层都可以作为单独的位置敏感探测器和偏振计工作，或者与其他层一起工作，以提高整体的峰值效率。每一层都具有六边形形状，以便最小化覆盖透镜视场所需的检测器表面。像素将具有相同的几何形状，以便提供与透镜点扩散函数的最佳耦合，并增加偏振研究的对称性。
There are $\sim 1$, 0.1 and 0.01 gravitationally lensed X-ray sources per square degree with soft X-ray fluxes exceeding $10^{-15}, 10^{-14}$ and $10^{-13} ergs/s cm^{-2}$ respectively. These sources will be detected serendipitously with the Chandra X-ray Observatory at a rate of 1--3 lenses per year of high resolution imaging. The low detection rate is due to the small area over which the HRC and ACIS cameras have the $<1\farcs5$ FWHM resolution necessary to find gravitational lenses produced by galaxies. Deep images of rich clusters at intermediate redshifts should yield one wide separation …
Gamma-ray lens development status for a European Gamma-Ray Imager
当聚焦光学器件也能在这一能量范围内使用时，预计硬X射线/伽马射线望远镜的灵敏度水平将取得突破，目前的硬X射线/伽马射线望远镜是基于通过（或不通过）编码掩模观察天空的探测器。聚焦技术现在处于发展的高级阶段。迄今为止，聚焦能量超过100 keV的硬X射线的最有效的技术似乎是来自透射配置（劳厄透镜）的晶体的布拉格衍射。具有镶嵌结构的晶体似乎是最适合构建具有宽通带的劳厄透镜的晶体，尽管正在研究其他替代结构。我们的项目的目标是开发一个基于伽马射线透镜的宽带聚焦望远镜，用于研究从60 keV到>600 keV的天体源的连续辐射。我们将报告我们的项目的细节，它的发展状况和我们的评估研究结果的透镜配置的欧洲伽马射线成像仪（GRI）的任务，目前正在研究的欧空局计划“宇宙愿景2015-2025”。
Detection of x-rays from galaxy groups associated with the gravitationally lensed systems PG 1115+080 and B1422+231
引力透镜可以产生背景类星体的多重图像，这是一个非常宝贵的宇宙学工具。然而，推导宇宙学参数需要对透镜本身的潜力进行建模。据估计，多达四分之一的透镜星系与一个扰动引力势的星系团或星系团有关。对来自组或簇的X射线发射的检测可以用于更好地对透镜进行建模。我们报告了与透镜系统PG 1115+080相关的组的第一次X射线检测和与系统B1422+231相关的组的第一次X射线图像。我们发现PG 1115+080的温度和静止坐标系光度分别为0.8 +/- 0.1 keV和7 +/- 2 x 10^{42}尔格/秒，B1422+231的温度和静止坐标系光度分别为1.0 +infty/-0.3 keV和8 +/- 3 x 10^{42}尔格/秒。我们比较的X射线发射的空间和光谱特性的组星系的属性，透镜模型，并在较低的红移组的一般属性。
Gravitational lensing by spherically symmetric lenses with angular momentum
继Sereno（2002 a）之后，我们讨论了具有角动量的球对称透镜对光线的弯曲。对于几个天体物理系统，如白矮星和星系，重力磁引起的偏转角校正高达0.1%。
Design and imaging performance of achromatic diffractive/refractive X-ray and Gamma-ray Fresnel lenses
衍射相位菲涅耳透镜和折射校正元件的消色差组合已经被提出用于X射线和伽马射线天文学以及用于微光刻，但是吸收的考虑通常规定折射分量被给予阶梯状轮廓，从而导致双菲涅耳透镜。本文研究了修正菲涅耳透镜在有和没有“步进”的情况下的成像性能，并讨论了在不同情况下分辨率和有用带宽之间的权衡。如果焦比大，则由低原子序数材料制成的校正透镜可以用于大约10- 100 keV范围内的X射线而没有步进。步进的使用将校正的可能性扩展到更高孔径的系统、低至几千电子伏的能量以及$\sim$兆电子伏能量的伽马射线。
Gamma Ray Fresnel lenses - why not?
菲涅耳透镜提供了将落在许多平方米的几何面积上的X射线或伽马射线通量集中到焦点上的可能性，该焦点的直径仅需要大约一毫米（并且甚至可以小得多）。它们可以以接近100%的效率这样做，然而它们容易制造并且没有特殊的对准要求。菲涅耳透镜可以提供衍射极限的角分辨率，甚至在该极限对应于小于一微秒角的域中。鉴于所有这些非常理想的属性，很自然会问为什么菲涅尔伽马射线透镜还没有被使用，或者至少为什么还没有任何任务计划使用该技术。可能的原因（除了没有人想到这样做的明显原因之外）包括简单菲涅耳透镜的窄带宽，它们的焦距很长，以及目标发现的问题。有人认为，这些都不是一个“显示塞子”，这种技术应该认真考虑核天体物理学。
Gravitational lensing by spinning and escaping lenses
在弱场区考虑了质量流对光线弯曲的影响。根据费马原理和标准的引力透镜理论，导出了几何薄薄透镜对时间延迟函数和偏转角的重磁修正。讨论了偏转器旋转和移动的情况。
Fresnel lenses for X-ray and Gamma-ray Astronomy
相位菲涅尔透镜具有与波带片相同的成像特性，但可以将所有入射功率集中到主焦点，将最大理论效率从11%提高到接近100%。对于X射线，特别是对于伽马射线，可以相对容易地制造大的衍射极限相位菲涅耳透镜。焦距非常长-例如高达一百万公里。然而，图像的相应高的“板尺度”意味着可以利用具有mm空间分辨率的检测器利用直径为几米的衍射限制伽马射线透镜可能的超高（亚微弧秒）角分辨率。这种系统的超高角分辨率天文学的潜力，并为实现某些其他研究迫切需要的灵敏度的改善，进行审查和优点和缺点相对于替代方法进行了讨论。我们报告缩小规模的“证明的原则测试”，这是计划和任务研究的实施菲涅尔望远镜的镜头和探测器上的两个航天器分开一百万公里的空间任务。这样的望远镜将能够分辨超大质量黑洞在其事件视界尺度上的发射，并具有探测遥远超新星伽马射线线所需的灵敏度。我们展示了衍射/折射光学如何导致一个连续的可能的系统设计之间的填充孔径透镜和宽带干涉阵列。
Hard X- and Gamma-Rays from Type Ia Supernovae
伽玛射线光变曲线和光谱的一组理论Ia型超新星模型，包括爆燃，爆炸，延迟爆炸，和脉动的延迟爆炸的质量白矮星，以及合并的情况下，可能涉及更多的质量和氦爆炸的亚质量白矮星。已经得到的结果与蒙特卡罗辐射输运计划，考虑到所有相关的伽马跃迁和相互作用过程。其结果是一组准确的线轮廓，这是超新星模型的初始镍质量分布的特点。伽马射线探测的是放射性元素在喷出物中的同位素分布，而不仅仅是元素分布。详细的线轮廓，包括线宽，相对于休息帧的移位，和线比进行了讨论。有了足够的能量和时间分辨率，可以清楚地区分不同的模式情景。观测战略讨论了当前和即将到来的几代卫星（CGRO和INTEGRAL）以及预计未来的任务，包括劳厄望远镜等概念。有了CGRO，目前有可能通过足够早的观测（接近光学最大值）来区分氦爆轰与克拉塞卡质量祖细胞的爆炸以及那些涉及合并的距离约为15 Mpc的爆炸。这意味着每八年就有一个机会目标。SNe Ia高达约10 Mpc将允许详细的CGRO研究的线比的Co线。
Strange magnification pattern in the large separation lens SDSS J1004+4112 from optical to X-rays
我们提出了同时XMM牛顿紫外和X射线观测的四重透镜类星体SDSS J1004+4112（RBS 825）。与XMM-牛顿观测同时，我们还使用Calar Alto PMAS光谱仪对两个最近的透镜图像A和B进行积分场光谱学。在X射线中，宽间隔的分量C和D被清楚地分辨，而在XMM-EPIC图像中，较近的一对图像A和B被边缘地分辨。自1990年ROSAT全天巡天观测以来，该系统的X射线积分通量减少了6倍，而X射线谱变得更硬，幂律指数从Gamma=-2.3演变到-1.86。通过解混透镜类星体的X射线图像，我们发现透镜图像A和B之间的X射线通量比是显着不同的同时获得的UV比和先前测量的光通量比。我们的透镜图像A的光谱显示了蓝色发射线翼的增强，这在以前的时代中作为瞬态特征被观察到。我们提出了一个方案，其中固有的紫外线和X射线的变化引起的线的变化，选择性地放大图像A中的微透镜。在EPIC图像中清楚地检测到星系透镜团的扩展发射，我们测量到0.5-2.0 keV的光度为1.4 E44 erg/s。根据星团的X射线性质，我们估计它的质量为2-6个E14太阳质量。
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