Imaging Polarimeter for a Sub-MeV Gamma-Ray All-Sky Survey using an Electron-Tracking Compton Camera
X射线和伽马射线偏振测量是研究各种天体的几何和磁结构的一种很有前途的工具，如双黑洞或伽马射线暴（GRB）。然而，在少数最亮的物体中检测到了统计上显著的偏振。即使未来的偏振计使用X射线望远镜预计观察弱持续源，有没有有效的方法来调查瞬态和偶然的来源与宽视场（FoV）。在这里，我们提出了一个电子跟踪康普顿相机（ETCC）作为一个高灵敏度的伽马射线成像偏振计。ETCC基于定义明确的点扩散函数实现出色的成像，可在高达2 $π$ sr的FoV范围内提供强大的背景抑制和高调制因子。重要的是，我们证明了第一次在离轴入射和巨大的背景下使用SPring-8偏振X射线束的现实条件下的调制因子的稳定性。对于倾斜角为30 $^\circ$的离轴入射，在150 keV下测得的ETCC调制因子为0.65 $\pm$ 0.01，与130 keV下轴上入射的调制因子0.58 $\pm$ 0.02相比，ETCC的调制因子没有降低。这些测量结果与仿真结果是一致的。因此，我们发现Tanimori等人（2015年）提出的卫星ETCC将提供13 mCrab的弱持久源的全天巡天，其中10 $^{7}$ s曝光量为10%偏振，超过20个GRB下降到$6\times10^{-6}$ erg cm $^{-2}$通量和10%偏振，为期一年的观测。
2017-03-22 astro-ph.IM
Characterization of scatterers for an active focal plane Compton polarimeter
在这项工作中，我们提出了一个积极的康普顿散射偏振仪作为焦平面仪器能够扩展对硬X射线的X射线偏振。其他作者已经通过蒙特卡罗模拟研究了各种仪器设计，在这项工作中，我们将首次展示旨在评估作为能量函数的偏振计灵敏度的“标记效率”的实验测量。我们通过测量标记效率来表征不同的散射材料，该标记效率被用作蒙特卡罗模拟的输入。然后，我们计算了基于实验室设置的设计的偏振敏感度。尽管测试的几何形状是不是一个现实的焦平面仪器优化，我们证明了偏振的可行性与低能量阈值为20千电子伏。此外，我们评估了一个10 mCrab源在100 ks之间的20和80 keV的NuSTAR的一个多层光学模块的焦平面中的最小可检测偏振为10%。所使用的配置包括掺杂的对三联苯散射体3厘米长和0.7厘米的直径与0.2厘米厚的溴化镧吸收耦合。
2013-01-07 astro-ph.IM physics.ins-det
On the operation of X-ray polarimeters with a large field of view
线偏振测量是高能天体物理研究的热点之一。以光电效应为基础的气体探测器为设计灵敏仪器铺平了道路，在过去几年中，提出了以这些气体探测器为基础的飞行任务建议，能量范围从大约2千电子伏到几十千电子伏。此外，一些基于康普顿散射的偏振计也被批准或讨论用于以更高能量发射机载气球或空间卫星。这些仪器通常专用于窄视场望远镜或准直仪的定点观测，但也有针对明亮瞬态源的偏振测量的项目，如软伽马中继器或伽马射线暴的即时发射。鉴于天空中此类事件的不稳定外观，这些偏振计具有大的视场以捕获合理数量的事件，因此，光子可能会离轴撞击探测器。这显著地改变了仪器对偏振的响应，无论是否涉及光吸收或康普顿散射。而不是简单的余弦平方依赖预期的偏振光子入射轴上，响应从来不是纯粹的余弦和系统的调制也出现非偏振辐射。我们调查这些差异的起源，并提出了一个分析处理证明，实际上这种系统的影响是目前的仪器如何运作的自然后果。我们的分析提供了预期的响应光电或康普顿偏振仪的光子撞击与任何倾斜和偏振态。
2013-12-09 astro-ph.IM
Design and tests of the hard X-ray polarimeter X-Calibur
X射线偏振测量有望提供有关高能天体物理源的新的定性信息，如双黑洞系统、微类星体、活动星系核和伽马射线暴。我们设计、建造并测试了一台硬X射线偏振计X-Calibur，用于InFOCuS掠入射硬X射线望远镜的焦平面。X-Calibur将低Z康普顿散射器与CZT探测器组件相结合，利用极化光子康普顿散射优先垂直于电场方向的事实来测量10-80 keV X射线的极化。X-Calibur实现了阶数单位的高检测效率。
2011-09-29 astro-ph.IM
A Compton polarimeter using scintillators read out with MPPCs through Citiroc ASIC
近年来，一些专门建造的基于偏振器的偏振计首次研究了硬X射线波段（数十至数百keV）的明亮天文源。增加旋光可以通过解决依赖于模型的简并来帮助数据解释。典型的仪器方法是入射X射线从塑料闪烁体散射到相邻的闪烁体单元中。在迄今为止的所有特派团中，使用传统的真空管光电倍增管读出光放大器。固态光电倍增管（“硅PM”或“MPPC”）的出现对空间仪器很有吸引力，因为这些设备紧凑、坚固且需要低偏置电压。我们已经表征了塑料闪烁体，EJ-248 M，光学耦合到多像素光子计数器（MPPC）和读出与Citiroc ASIC。在室温下获得了1.6个光电子/keV的光产额，低能量探测阈值为$\lesssim$ 5 keV。我们还建造了一个基于MPPC的偏振仪演示，以探讨这种方法的可行性，为未来的仪器。入射X射线从塑料闪烁体棒散射到周围的掺铈GAGG（钆铝镓石榴石）闪烁体，在闪烁体中产生时间重合信号。我们已经确定了使用非极化和极化$\sim$ 50 keV X射线的极化响应。我们观察到一个明显的不对称性的GAGG计数率的偏振光束。塑料闪烁体中的低能量检测阈值可以使用符合技术进一步降低。演示偏振计的设计显示作为一个空间为基础的康普顿偏振计的承诺，我们讨论的方式，我们的偏振计可以适应这样的任务。
2019-07-21 astro-ph.IM physics.ins-det
Analyzing the Data from X-ray Polarimeters with Stokes Parameters
X射线偏振测量有望提供有关天体物理学黑洞内部吸积流的几何形状以及中子星及其周围物质和电磁性质的独特信息。在本文中，我们讨论了使用斯托克斯参数的可能性-在无线电，红外线和光学偏振测量中常用的工具-从X射线偏振计，如散射偏振计和光电效应偏振计，测量检测到的X射线的线性偏振分析的数据。基于方位散射角（在散射偏振计的情况下）或电子喷射角的方位分量（在光电效应偏振计的情况下），可以计算探测器中记录的每个事件的斯托克斯参数。由于斯托克斯参数的加性，分析简化为将各个事件的斯托克斯参数相加并减去表征背景（如果存在）的斯托克斯参数。这种分析的主要优点在于，斯托克斯参数的误差可以容易地计算并且表现良好-与偏振分数和偏振方向的误差形成鲜明对比。我们通过导出几个有用的公式来证明Stokes分析的能力，例如，用于检测$N_S$信号和$N_{BG}$背景事件的偏振分数和偏振方向的预期误差，在存在不可忽略的信号背景污染的情况下信号和背景区域的最佳观测时间，以及当遵循该规定时可以实现的最小可检测偏振（MDP）。
2015-02-27 astro-ph.IM
Maximum Likelihood Compton Polarimetry with the Compton Spectrometer and Imager
由于部署了具有高位置和能量分辨率的探测器，在软伽马射线波段进行天体物理偏振测量变得更加可行。以前的工作已经表明，最小可检测的偏振（MDP）的理想康普顿偏振计可以改善$\sim 21\%$时，使用一个unbinned，极大似然的方法，而不是标准的方法拟合的正弦曲线的散射角的方位角直方图。在这里，我们概述了一个程序，实现这种极大似然的方法，真正的，非理想的偏振计。作为一个例子，我们使用最近的观测伽玛暴160530 A的康普顿光谱仪和成像仪。我们发现，该观察的MDP减少了$20\%$时，使用的极大似然方法，而不是标准的方法。
2017-09-15 astro-ph.IM
X-Ray Polarimetry
本文综述了基于光电效应、布拉格反射和康普顿散射的X射线偏振测量和电流探测技术的基本原理。高空间分辨率充气X射线探测器的最新技术进步使得利用光电效应的高效偏振计成为可能，这为2-10 keV波段的X射线偏振测量带来了巨大的科学希望。多层膜光学器件制造技术的进步使得基于布拉格反射的宽带软X射线偏振计的研制成为可能。闪烁体和固态硬X射线探测器的发展促进了模块化、大面积康普顿散射偏振计和适合与聚焦X射线望远镜一起使用的紧凑装置的构造。
2016-01-08 astro-ph.IM
Compton Polarimeter Prototype for the CUbesat Solar Polarimeter (CUSP) mission
INAF-IAPS（意大利国家天体物理研究所红外天文物理研究所）；Department of Industrial, Electronic and Mechanical Engineering, ”Roma Tre” University（罗马第三大学工业、电子和机械工程学院）；INAF-OAS Bologna（意大利国家天体物理研究所博洛尼亚天文台）；INFN Sezione di Bologna（意大利国家核物理研究所博洛尼亚分部）；INAF-OAR（意大利国家天体物理研究所罗马天文台）；INAF-Headquarters（意大利国家天体物理研究所总部）；INAF-OACT（意大利国家天体物理研究所卡塔尼亚天文台）；IMT s.r.l.（IMT有限公司）；DEDA Connect s.r.l.（DEDA Connect有限公司）；DEIM, University of Tuscia（图斯卡维亚大学数字与生态管理系）；DIBAF, University of Tuscia（图斯卡维亚大学农业、食品和环境生物科学系）；Department of Industrial Engineering - Alma Mater Studiorum Università di Bologna（博洛尼亚大学工业工程系）；Interdepartmental Centre for Industrial Aerospace Research - Alma Mater Studiorum Università di Bologna（博洛尼亚大学跨部门航空航天工业研究中心）；ASI（意大利航天局）
该研究为意大利空间局CUSP任务开发了康普顿偏振计飞行原型，经实验室测试其可覆盖25-100 keV硬X射线全能量范围，为研究太阳耀斑磁重联与粒子加速提供支撑。
2026-07-31 astro-ph.IM astro-ph.SR physics.space-ph
Data Analysis for a Balloon Borne Compton Polarimeter
伽马射线偏振仪实验（GRAPE）是一种用于50-500 keV伽马射线的气球载康普顿偏振仪，于2014年第二次成功飞行。GRAPE由24个准直偏振仪模块组成。每个模块由64个矩形散热器元件组成，网格为8个$\times$ 8（36个塑料散热器被28个CsI散热器包围）。GRAPE使用2个探测器元件之间的光子散射事件来测量所测量光子的偏振。GRAPE于$^{\text{th}}$ 2014年9月26日上午从新墨西哥州萨姆纳堡起飞。GRAPE在漂浮高度上观察了14.4小时，Crab（主要目标）观察了1.8小时（最初计划为8小时）。背景在飞行高度的观测中占主导地位，这取决于许多飞行和仪器参数（高度、仪器指向、温度等）。提出了一种基于主成分分析（PCA）的方法，利用变化的参数估计螃蟹的背景。我们的仪器设计考虑到光从闪烁体元件射出并溢出到相邻阳极所引起的光学串扰（已知问题）。开发了一个模型来表示串扰，这是纳入我们的模拟和仪器响应。分析的重点是阶段综合数据（由于缩短观察期的统计数据有限）。测量了光子指数为1.70 $\pm$ 0.24和归一化为1.01 $\pm$ 1.35 ph/keV/s/cm $^2$的幂律光谱。在70-200 keV能量范围内，测量了相位积分Crab观测的偏振分数为0.43 $\pm$ 0.4，偏振角为56 $^\circ \pm$ 30 $^\circ$。这个结果不足…
2020-12-23 astro-ph.HE astro-ph.IM
Calibration of the Space-borne Compton Polarimeter POLAR flight model with 100% polarized X-ray beams
POLAR是一种星载探测器，设计用于精确测量50 keV - 500 keV能量范围内伽马射线暴瞬发辐射的伽玛射线偏振。POLAR是一种紧凑型康普顿旋光仪，由40个$\times$ 40塑料闪烁体条组成，由25个多阳极光电倍增管读出。2015年5月，我们在欧洲同步辐射装置光束线ID 11 aming上用100\%偏振X射线束对POLAR飞行模型进行了一系列测试，以研究POLAR飞行模型对偏振X射线束的阈值、通道间串扰和响应。本文介绍了数据分析方法和一些分析结果。结果表明，POLAR FM具有良好的极化性能。
2017-04-24 astro-ph.IM nucl-ex physics.ins-det
Optimization of the final settings for the Space-borne Hard X-ray Compton Polarimeter POLAR
POLAR是一种紧凑型宽视场星载探测器，专用于精确测量能量范围从50 keV到500 keV的瞬态源发射的硬X射线的线性偏振。它由1600个塑料闪烁体棒组成，分为25个探测器模块，用作伽马射线探测材料。它的能量范围的灵敏度进行了优化，从伽马射线暴的即时发射光子的检测。测量的伽玛暴偏振提供了独特的信息，发射机制，以及对伽玛暴喷流的成分和结构。POLAR仪器由瑞士、中国和波兰的国际合作开发。它于2016年9月15日在中国空间实验室TG-2上发射升空。基于地面校准数据，计算并验证了几个高电压和阈值设置，以获得不同的能量范围和优化的信号背景条件，用于不同的测量目的。在本文中，我们提出了优化过程的细节和当前的测试结果。
2017-07-07 astro-ph.IM nucl-ex physics.ins-det
Performance of the MeV gamma-ray telescopes and polarimeters of the future. $γ\to e^+ e^-$ in silicon-detector active targets
正在开发一些技术，以解决康普顿望远镜和望远镜对之间存在的巨大灵敏度差距，并将偏振测量扩展到MeV伽马射线世界。我的特点的一个活跃的目标的属性，详细说明了各种贡献的角分辨率，使用一个完整的五维事件发生器的贝特-海特勒微分截面。用同样的工具，我还检查了在转换晶片中的多重散射引起的偏振不对称性的稀释。
2019-06-25 astro-ph.IM
Systematic effects on a Compton polarimeter at the focus of an X-ray mirror
本文针对 XL-Calibur 康普顿偏振仪，量化了 X 射线镜焦斑偏移引起的系统效应，并提出通过重新计算散射位置将系统误差从百分之几十降至百分之几的缓解方法。
2024-02-23 astro-ph.HE astro-ph.IM
Calibration and performance studies of the balloon-borne hard X-ray polarimeter PoGO+
在硬X射线波段对天体源进行偏振观测，可以提供有关发射机制和源几何形状的新信息。PoGO+是一个康普顿散射偏振计（20-150千电子伏），经过优化，用于从2016年夏季欧洲探空火箭发射场空间中心发射的平流层球载平台观测蟹状星云（脉冲星和风星云）和天鹅座X-1（黑洞双星）。在飞行之前，偏振计的响应已经用偏振和非偏振X射线进行了研究，从而可以验证基于Geant 4的仿真模型。螃蟹观测的预期调制因子被发现是$M_{\mathrm{Crab}}=(41.75\pm0.85)\%$，导致预期的最小可检测偏振（MDP）的$7.3\%$为7天的飞行。这将允许测量至少具有$5σ$统计显著性的螃蟹偏振参数，假设偏振分数$\sim20\%$ $-$比2013年飞行的PoGOLite Pathfinder任务有显著改进，PoGO+设计是从PoGOLite Pathfinder任务开发的。
2017-03-22 astro-ph.IM
Gamma-Ray Burst Polarimeter - GAP - aboard the Small Solar Power Sail Demonstrator IKAROS
小型太阳帆演示器“IKAROS”是日本的工程验证航天器，于2010年5月21日在JAXA种子岛航天中心由H-IIA火箭发射。IKAROS有一个巨大的帆，直径20米，这是由薄聚酰亚胺膜。该帆将太阳辐射压力转化为IKAROS的推进力，并加速航天器。IKAROS上的伽马射线暴偏振仪（GAP）是第一台在IKAROS巡航阶段观测伽马射线暴（GRB）的伽玛射线偏振的偏振仪。GAP是一个重量为3.8公斤，尺寸为17厘米的微型探测器，能量范围在50-300 keV之间。GAP探测器也起到了行星际网络（IPN）的作用，以确定伽玛暴的方向。伽玛射线偏振探测的原理是康普顿散射的各向异性。GAP作为伽玛暴偏振计工作，其中心塑料探测器与周围CsI探测器之间采用全重合模式。GAP是天文史上第一台专门用于观测伽玛射线偏振的仪器。在本文中，我们介绍了GAP探测器及其地面和机载校准。
2010-10-26 astro-ph.IM
Gamma-Ray Polarimetry
本文回顾了高能光子偏振测量的基本概念与实验方法，重点介绍了硬X射线到MeV γ射线的散射偏振测量及更高能光子的对产生偏振测量，并展望了POLAR-2和COSI等新一代仪器的未来发射计划。
2022-05-04 astro-ph.IM
Demonstration of nuclear gamma-ray polarimetry based on a multi-layer CdTe Compton Camera
本文利用多层CdTe康普顿相机和847-keV极化伽马射线进行实验，验证了其作为高偏振灵敏度和合理探测效率的可靠伽马射线偏振计的能力。
2024-02-15 astro-ph.IM nucl-ex physics.ins-det
Preflight performance studies of the PoGOLite hard X-ray polarimeter
天体物理源的偏振测量研究可以为解决发射区的几何形状和确定光子发射机制做出重要贡献。PoGOLite是一个球载偏振计，工作在硬X射线波段（25-240千电子伏），其探路者任务侧重于蟹状星云观测。在偏振计内，康普顿散射角的分布用于确定入射光子的偏振分数和角度。为了确保在气球飞行期间对偏振进行无偏测量，在发射之前对仪器的性能进行评估至关重要。本文介绍了2013年气球飞行前进行的PoGOLite校准测试和模拟的结果。所进行的测试证实偏振计不具有任何固有的不对称性，因此不会在测量中引入偏差。一般情况下，良好的协议之间的结果，从测试数据和模拟，使旋光仪的性能进行估计螃蟹的意见。
2015-05-29 astro-ph.IM physics.ins-det
Development of a one-dimensional position sensitive detector for Compton X-ray polarimeters
Physical Research Laboratory（物理研究实验室）；INAF − - Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali di Roma（罗马天体物理学和行星学研究所）；Kavli Institute of Particle Astrophysics and Cosmology, Stanford University（斯坦福大学卡弗里粒子天体物理学与宇宙学研究所）
本文开发了一种用于康普顿X射线偏振仪的一维位置敏感探测器，通过使用NaI(Tl)闪烁体吸收体和SiPM阵列实现高灵敏度检测，并通过位置敏感探测器提高偏振测量的精度和性能。
2026-03-26 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
In-flight energy calibration of the space-borne Compton polarimeter POLAR
POLAR是一种紧凑的宽视场星载探测器，用于精确测量能量范围从50 keV到500 keV的瞬态源发射的硬X射线的线性偏振。它由用作检测材料的40 $\times$ 40塑料闪烁体棒阵列组成。这些条被分组在25个检测器模块中。对POLAR的能量范围灵敏度进行了优化，使其与伽马射线暴（GRB）的瞬发光子相匹配。对瞬发辐射的偏振测量将有助于探测伽玛暴喷流中的源几何形状、辐射机制和磁结构。该仪器还可以探测来自太阳耀斑的硬X射线，并用于精确测量其偏振。POLAR于2016年9月15日在中国空间实验室TG-2上发射进入低地球轨道。为了实现偏振测量的高精度，必须确保在飞行之前和飞行期间进行精确的能量校准。使用仪器内放置的四个低活度$^{22}$ Na放射源进行此类校准。能量转换因子与来自源的共线湮灭光子的康普顿边缘位置有关。本文介绍了飞行校准的基本原理，介绍了基于蒙特卡罗模拟的方法研究及其实验室验证，最后给出了基于飞行数据分析的观测结果。
2018-06-05 astro-ph.IM hep-ex nucl-ex
Balloon-borne gamma-ray polarimetry
为解释致密天体物理源的高能发射机制而假设的物理过程经常产生极化的软伽马射线（X射线）。PoGOLite是一种在25-80 keV能量带工作的球载偏振计。入射光子的偏振重建使用康普顿散射和光电吸收的phoswich检测器单元的阵列，包括塑料和BGO反射器，由BGO侧反符合屏蔽包围。使用定制的姿态控制系统将偏振仪与测量觇标对准。首次气球飞行定于2011年夏季在欧洲探空火箭发射场空间中心进行，以蟹状星云和天鹅座X-1为主要观测目标。
2011-06-07 astro-ph.IM
Compton Polarimetry
光子优先康普顿散射垂直于偏振平面。该性质可用于设计测量硬X射线（$\sim$ 10 - 100 keV）的线性偏振的仪器。光子在仪器的敏感体积中可能经历两种相互作用，即散射和吸收。根据用于检测这两种相互作用的材料，康普顿偏振计可以分为单相（散射和吸收检测器的材料相同）或双相（不同材料）。已经研究并采用了不同的设计，目前的仪器主要是基于闪烁或固态探测器的传感器。X射线偏振测量比光谱测量或计时需要更高的统计数据，因此必须准确测量和解释系统效应。在这一章中，我们介绍了康普顿效应的基本形式;我们描述了迄今为止开发的散射偏振计的设计方案，包括单相和双相方法;我们概述了校准方法，以减少系统的影响;我们描述了影响测量的背景源。
2023-01-24 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.ins-det
Analysis of the data from photoelectric gas polarimeters
本文回顾了IXPE等X射线光电气体偏振计的数据分析工具，详细阐述了从光电子径迹图像提取偏振信息的方法，并论证了基于Stokes参数的分析在处理真实天体源光谱偏振测量中的优势。
2022-04-27 astro-ph.IM
POLAR: A Space-borne X-Ray Polarimeter for Transient Sources
POLAR是一种新型的紧凑型康普顿X射线偏振计，设计用于测量伽马射线暴（GRB）和其他强瞬态源（如软伽玛中继器和太阳耀斑）在50-500 keV能量范围内的瞬发发射的线偏振。对天体物理源偏振的详细测量将有助于更好地理解源的几何形状和发射机制。由于其大的调制因子、有效面积和视场，预计POLAR每年都能观测到几个最小可探测偏振度小于10%的伽玛暴。POLAR由1600个低Z塑料闪烁体条组成，分为25个独立的模块单元，每个单元由一个平板多阳极光电倍增管读出。本文介绍了POLAR的设计，并给出了用同步辐射对POLAR的工程和鉴定模型（EQM）的一个模块单元进行的试验结果。在建造和测试完完整的EQM之后，我们将在2011年开始建造飞行模型，预计2013年发射。
2010-12-16 astro-ph.HE astro-ph.IM
A convolutional neural network approach for reconstructing polarization information of photoelectric X-ray polarimeters
提出了一种基于机器学习的极化提取和同相轴选择算法，用于X射线偏振仪拍摄的光电子径迹图像。该方法使用卷积神经网络（CNN）分类来从沿X射线入射方向投影的2-D轨迹图像预测初始光电子发射的方位角和2-D位置。两个CNN模型与蒙特卡罗模拟生成的数据集进行了演示：一个具有常用的损失函数计算的交叉熵和其他有一个额外的损失项惩罚非偏振调制曲线的非均匀性的基础上$H$ -测试，这是用于周期性信号搜索X射线/ $γ$ -射线天文学。利用非极化数据计算得到的调制曲线存在一些不规则的特征，这些特征可以通过展开角响应或模拟探测器旋转来消除。另一方面，后一种模型可以预测具有低至$\lesssim1$ %的残余系统调制的平坦调制曲线。两种模型显示出几乎相同的调制因子和位置精度小于2像素（或240 $μ$ m）的所有四个测试能量为2.7，4.5，6.4，和8.0 keV。此外，基于来自CNN的概率来执行事件选择，以考虑调制因子和信号接受度之间的折衷来最大化偏振灵敏度。与先前开发的图像矩方法相比，所开发的机器学习方法将偏振灵敏度提高了10- 20%。
2019-07-15 astro-ph.IM
Optimising a balloon-borne polarimeter in the hard X-ray domain: from the PoGOLite Pathfinder to PoGO+
PoGOLite是一种球载硬X射线偏振仪，专门用于研究点源。使用塑料闪烁体单元的阵列记录康普顿散射事件，以确定能量范围为20 - 240 keV的入射X射线的偏振。2013年，从瑞典欧洲探空火箭发射场发射后，完成了为期14天的近绕极气球飞行，测量了蟹状星云发射的线性偏振。在“开拓者”号这次飞行经验的基础上，正在对偏振计进行改进，以提高2016年第二次飞行的性能。基于Geant 4蒙特卡罗模拟的这种优化考虑了源特性、仪器响应和由大气中子主导的背景环境。本文介绍了旋光仪的优化，并详细介绍了相关的性能提高。由此产生的设计，PoGO+，预计将提高螃蟹的最小可检测偏振（MDP）从19.8%到11.1%，为期5天的飞行。假设与2013年飞行期间测量的蟹状星云偏振分数相同，MDP的这种改进将允许5σ约束结果。它还允许研究星云发射（蟹状星云关闭脉冲）和天鹅座X-1（如果处于硬态）。
2016-06-14 astro-ph.HE astro-ph.IM
Optimizing the light output of a plastic scintillator and SiPM based detector through optical characterization and simulation: A case study for POLAR-2
针对塑料闪烁体与SiPM组合探测器的低光输出问题，以POLAR-2为例，通过光学表征、Geant4模拟优化设计，揭示表面粗糙度影响并开发超薄耦合垫，实现低能康普顿沉积探测优化。
2024-07-15 astro-ph.IM
Study of the Polarimetric Performance of a Si/CdTe Semiconductor Compton Camera for the Hitomi Satellite
伽玛射线偏振提供了一个独特的探测天体伽玛射线发射过程的几何形状。Hitomi X射线天文台上的软伽马射线探测器（SGD）是一台Si/CdTe康普顿照相机，由于其良好的康普顿散射角覆盖和分辨率，预计将成为一台出色的偏振计和高灵敏度光谱仪。对SGD康普顿相机的最终原型进行了光束测试，以证明其偏振能力，并验证和校准仪器的蒙特卡罗模拟。SGD原型照相机的调制因子，针对作为吸收体的CdTe传感器的内部和外部进行评估，测定值为0.649- 0.701（内）和0.637--0.653在122.2keV和0.610- 0.651在194.5keV能量下，在相对于探测器的不同偏振角下，内区为0.564- 0.592（外区）。这表明调制因子的相对系统不确定度小至~ 3%。
2016-10-18 astro-ph.IM
Study of the HV power supply modules for the CUbesat Solar Polarimeter (CUSP)
针对CUSP太阳偏振CubeSat中MAPMT与APD的高压需求，研究测试了HVM公司SMHV系列小型精密稳压DC/DC转换器，验证其适用于航天任务。
2025-08-01 astro-ph.IM astro-ph.SR physics.space-ph
Design of the telescope truss and gondola for the balloon-borne X-ray polarimeter X-Calibur
近年来，X射线偏振测量法受到越来越多的关注。探测器技术和聚焦X射线光学器件的改进现在使灵敏的天体物理学X射线偏振测量成为可能。这些测量将为黑洞吸积过程、中子星和磁星的X射线发射以及活动星系核喷流的结构提供新的见解。X-Calibur是一种球载硬X射线散射偏振仪。焦距为8 m的X射线镜将X射线聚焦到探测器上，探测器由塑料散射元件组成，周围是吸收和记录散射X射线的碲锌镉探测器。由于X射线优先地垂直于其偏振方向散射，因此X射线束的偏振性质可以从散射X射线的方位角分布推断。要求X射线焦斑与探测器的中心紧密对准，以减少系统不确定性并保持高光子探测效率。这对望远镜结构的机械和热稳定性提出了严格的要求。在同温层气球上飞行期间，X-Calibur利用Wallops弧秒指针（WASP）将望远镜指向天体物理源。在本文中，我们描述了望远镜结构的设计，建造和测试，以及它在25小时的飞行中的性能。新墨西哥州萨姆纳碳纤维-铝复合材料结构符合X-Calibur的要求，其设计可以很容易地适用于其他类型的实验，如X射线成像或光谱望远镜。
2017-01-17 astro-ph.IM
Solar Flare Hard X-ray Polarimetry with the CUbesat Solar Polarimeter (CUSP) mission
CUSP 是一项计划进入近地轨道的 CubeSat 太阳硬 X 射线康普顿偏振测量任务，用于研究耀斑磁重联与粒子加速，本文介绍其任务设计及基于 Geant4 和实验的载荷性能。
2025-09-16 astro-ph.IM astro-ph.SR physics.space-ph
POLAR: Final Calibration and In-Flight Performance of a Dedicated GRB Polarimeter
伽玛射线偏振测量是一种新的强有力的工具，可以用来研究天体物理源的辐射过程和辐射发生的环境。然而，迄今为止，由于所涉及的困难，在伽马射线能带中进行了很少成功的偏振测量。POLAR是一种专用偏振计，用于对50-500 keV能量范围内的伽马射线暴发射的偏振进行高精度测量。这种新的偏振计预计每年可探测大约50次伽马射线暴，同时对每年大约10次伽马射线暴进行高精度偏振测量。该仪器于2016年9月15日作为中国第二个空间实验室天宫二号的一部分发射到低地球轨道，并在一周后成功获取数据。该仪器使用由1600个塑料闪烁体条组成的分段闪烁体阵列，由25个平板多阳极光电倍增管读出，以测量入射光子的康普顿散射角。小的分段和相对较大的均匀有效面积使仪器能够测量大量瞬态事件的偏振，如伽马射线暴，在其两年的寿命期间具有前所未有的精度。最后的飞行模型在发射前进行了详细的校准，并进行了密集的空间资格测试，本文将对此进行总结。首先将讨论仪器设计，然后概述地面测试，最后将介绍飞行任务头几周测得的在轨行为。
2016-12-13 astro-ph.IM
The 2016 Super Pressure Balloon flight of the Compton Spectrometer and Imager
康普顿光谱仪和成像仪（Compton Spectrometer and Imager，COSI）是一种球载软伽马射线成像仪、光谱仪和偏振仪，灵敏度从0.2到5 MeV。利用紧凑的康普顿望远镜设计与12个交叉带，高纯度锗探测器，COSI有三个主要的科学目标：研究511千电子伏的正电子湮没线从银河系平面，图像扩散发射从恒星核线，并执行极化研究的伽马射线暴和其他极端的天体物理环境。COSI刚刚成功完成了NASA新的超压气球的46天飞行，该气球于2016年5月从新西兰瓦纳卡发射。我们提出了仪器和2016年飞行的概述，并讨论了COSI的主要科学目标，预测性能和初步结果。
2017-01-19 astro-ph.HE astro-ph.IM
Prototype Development and Calibration of the CUbesat Solar Polarimeter (CUSP)
本文介绍硬X射线太阳耀斑偏振探测CubeSat任务CUSP的B阶段原型，采用双相康普顿散射探测与读出链，并通过放射性同位素校准验证25–100 keV性能。
2025-08-01 astro-ph.IM astro-ph.SR physics.space-ph
Balloon-borne hard X-ray polarimetry with PoGOLite
PoGOLite是一种工作在25-100 keV能量带的硬X射线偏振计。仪器的设计是为观测紧凑的天体物理源而优化的。观测是在高度约40公里的稳定平流层气球平台上进行的。有效面积减小的仪器的第一次气球飞行的主要目标是螃蟹和天鹅座-X1。入射光子的偏振确定使用符合康普顿散射和光吸收事件重建的塑料闪烁体探测器单元的阵列中包围的锗酸铋氧化物（BGO）侧反符合屏蔽和聚乙烯中子屏蔽。自定义的姿态控制系统使偏振计的视场与感兴趣的目标保持一致，补偿恒星运动和扰动，如气球索具中的扭转力。概述了PoGOLite项目，并讨论了命运多舛的处女气球飞行的结果。
2013-03-08 astro-ph.IM
Demonstration of polarization sensitivity of emulsion-based pair conversion telescope for cosmic gamma-ray polarimetry
高能γ射线（10 MeV-100 GeV）的线偏振可以通过测量正负电子对的方位角和观察方位角分布的调制来探测。为了证明乳剂的γ射线偏振敏感性，我们在SPring-8/LEPS上使用偏振γ射线束进行了测试。乳胶轨迹使用扫描数据重建，并自动选择伽马射线事件。使用光学显微镜，在所观察到的2381个伽马射线转换中，在事件选择之后剩下1372个，在其方位角分布上，我们测量了调制。从所选事件的方位角的分布中，测量到调制因子0.21 + 0.11 - 0.09，由此建立了具有3.06 $σ$的显著性的非零调制的检测。这一吸引人的偏振计将被应用于GRAINE项目，这是一个气球实验，用一个基于乳胶的对转换望远镜观测宇宙伽马射线。
2016-05-05 astro-ph.IM physics.ins-det
Calibration of Gamma-ray Burst Polarimeter POLAR
伽马射线暴（GRB）是宇宙中最强烈的爆炸，可能与黑洞的产生有关。磁场结构和爆发动力学可以影响所发射的伽马射线的极化。精确的偏振探测是揭示伽玛射线暴机制的最终工具。POLAR是一种星载康普顿散射探测器，用于精确测量伽玛射线暴偏振。它由40个$\times$ 40个塑料闪烁体条阵列组成，由25个多阳极PMT（MaPMT）读出。它计划于2016年在中国空间实验室TG2上发射升空。我们提出了一个专门的方法，极化校准和一些校准结果的基础上结合使用的实验室放射源和偏振X射线束从欧洲同步辐射设施。它们包括能量响应的校准、能量转换因子与高电压的计算以及阈值、串扰贡献和偏振调制因子的确定。
2015-12-09 astro-ph.IM physics.ins-det
An application of a Si/CdTe Compton camera for the polarization measurement of hard x-rays from highly charged heavy ions
为了研究相对论和量子电动力学（QED）效应，包括Breit相互作用，需要一种比现有技术精确得多的方法来测量高电荷态重离子的X射线偏振。我们开发了电子束离子阱康普顿相机（EBIT-CC），一种新的康普顿偏振计与像素化的多层硅和碲化镉计数器。EBIT-CC检测康普顿散射和光电吸收的三维位置，因此可以评估入射X射线的偏振度。我们在电子通信大学的东京电子束离子阱（Tokyo-EBIT）上安装了EBIT-CC。进行了一项实验，以评估其极化能力，通过观察辐射复合X射线发射的高电荷氪离子，这是由东京EBIT。EBIT-CC的康普顿照相机针对75 keV X射线进行校准。我们开发了事件重建和选择程序，并将其应用于每个注册的事件。结果，我们成功获得了绝对不确定度为0.02的偏振度。这种不确定性小到足以探测Breit相互作用的零频率近似和全频率相关计算之间的差异，这是预期的高电荷重离子的双电子复合X射线。
2021-05-29 astro-ph.IM physics.atom-ph
POLAR-2 -- Latest Developments of the Next Generation GRB Polarimeter
POLAR-2通过扩大有效面积和扩展能量范围，旨在提升GRB偏振测量的精度与深度。
2025-11-20 astro-ph.HE astro-ph.IM
Instruments for Focal Plane X-Ray Polarimetry in the Next Decade
Istituto Nazionale di Astrofisica - Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali（意大利国家天体物理研究所-天体物理学与行星科学研究所）；Thales Alenia Space Italia S.p.A.（泰雷兹阿莱尼亚太空意大利公司）；Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步辐射中心）；Physical Research Laboratory（物理研究实验室）
针对IXPE任务能段有限的问题，提出基于多层镜和堆叠仪器的焦平面偏振计，将能量范围扩展至数十keV，提升灵敏度和降低背景，有望快速实现空间应用。
2026-06-19 astro-ph.IM
CUbesat Solar Polarimeter (CUSP) Sensitivity Estimation and Performance Optimization using Geant4
本文介绍意大利航天局Alcor计划下的立方体卫星太阳偏振计（CUSP）B阶段研究进展，通过构建Geant4详细质量模型模拟探测器响应、校正几何效应并评估背散射屏蔽影响，实现25-100 keV X射线太阳耀斑偏振测量的灵敏度估算与仪器质量模型优化。
2025-08-01 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
In orbit background for hard X-ray CubeSat polarimeters: case study of the CUSP mission in low-earth orbit
INAF-IAPS（意大利国家天体物理研究所-空间天文物理研究所）；Roma Tre University（罗马三大学）；University of Rome Tor Vergata（罗马托尔维加塔大学）；DEDA Connect s.r.l.（DEDA Connect有限公司）；University of Tuscia（图斯卡大学）；ASI（意大利航天局）；INAF-OAS Bologna（意大利国家天体物理研究所-博洛尼亚天文台）；INAF-OAR（意大利国家天体物理研究所-阿布鲁齐天文台）；IMT s.r.l.（IMT有限公司）；Alma Mater Studiorum University of Bologna（博洛尼亚大学）；Interdepartmental Centre for Industrial Aerospace Research - Alma Mater Studiorum University of Bologna（博洛尼亚大学跨部门工业航空航天研究中心）；INAF-Headquarters（意大利国家天体物理研究所总部）；INAF-OACT（意大利国家天体物理研究所-卡塔尼亚天文台）；INFN Bologna Section（意大利国家核物理研究所博洛尼亚分部）
该研究针对低地轨道CUSP任务，利用Geant4模拟器结合详细质量模型，估算硬X射线立方星偏振仪的在轨背景，以优化探测器几何与屏蔽，提升信噪比性能。
2026-08-04 astro-ph.IM astro-ph.SR
CUSP: a two cubesats constellation for Space Weather and solar flares X-ray polarimetry
CUbesat太阳偏振计项目旨在开发一个由两颗绕地球轨道运行的立方体卫星组成的星座，利用每颗卫星上的康普顿散射偏振计测量硬X射线波段的太阳耀斑的线性偏振。CUSP将允许研究磁重联和耀斑磁结构中的粒子加速。CUSP是意大利航天局在Alcor方案框架内核准的A阶段研究项目，目的是开发立方体卫星技术和飞行任务。
2022-08-12 astro-ph.IM astro-ph.SR physics.space-ph
Soft gamma-ray polarimetry with COSI using maximum likelihood analysis
本文介绍康普顿光谱仪和成像仪（COSI）的偏振测量能力，提出利用最大似然分析技术加权每个事件的贡献，以提升软伽马射线偏振测量的灵敏度。
2022-03-31 astro-ph.HE astro-ph.IM
Spectral performance of single-channel plastic and GAGG scintillator bars of the CUbesat Solar Polarimeter (CUSP)
CUbesat太阳极化计（CUSP）通过25-100 keV能量范围内的日冕爆发偏振测量，研究太阳X射线偏振特性以改进空间天气预报。
2026-01-01 astro-ph.IM astro-ph.SR physics.space-ph
Fine pitch CdTe-based Hard-X-ray polarimeter performance for space science in the 70-300 keV energy range
X射线天体物理源几乎完全通过成像，光谱和定时分析来表征。然而，由于中子星或黑洞中存在的某些辐射机制仍不清楚，因此需要更多的观测参数。偏振测量将在区分不同的X射线发射模型中发挥关键作用。这种能力成为下一代高能空间提案的强制性要求。我们已经开发了一种基于CdTe的细间距成像光谱仪，Caliste，能够响应这些新的要求。在580微米的间距和1 keV的能量分辨率为60 keV时，我们能够准确地重建光子的入射通量的偏振角和偏振分数，这些光子在晶体内康普顿扩散后散射90°。由于其在成像和光谱测定方面的高性能，Caliste成为高能偏振测量的强大设备。在本文中，我们提出了这种测量的原理和获得的结果：一方面，我们描述了我们已经开发的模拟工具，以预测在50-300 keV的能量范围内的极化性能。另一方面，我们比较模拟结果与实验数据在ESRF ID 15 A（欧洲同步辐射设施）使用单能量偏振光束之间的35和300千电子伏的调整。我们表明，它是可能的，与此检测器，以确定高精度的偏振参数（方向和分数）为不同的照射条件。应用一个明智的能源选择我们的数据集，我们达到了显着的灵敏度水平，其特征在于在200-300千电子伏范围内的最佳品质因数为0.78。我们还评估了我们的设备在70千电子伏，其中硬X射线镜已经可用的灵敏度;测得的Q因子为0.64，在70千电子伏。
2015-05-05 astro-ph.IM hep-ex
The design and performance of the XL-Calibur anticoincidence shield
XL-Calibur球载硬X射线偏振测量飞行任务包括放置在X射线镜焦点的康普顿散射偏振计。旋光仪安装在BGO反符合屏蔽罩内，这是为了减轻观测高度约40公里处存在的大量背景辐射所必需的。本文详细介绍了反符合屏蔽的设计、建造和测试，以及2022年7月从欧洲探空火箭发射场空间中心到加拿大西北地区为期一周的首次飞行期间测量的性能。屏蔽的飞行性能符合设计预期，否决阈值<100 keV，测量的本底率约为0.5 Hz（20-40 keV）。这与任务的科学目标是一致的，其中，针对Hz级源速率寻求%级最小可检测偏振。
2022-12-08 astro-ph.IM physics.ins-det
First flight of the Gamma-Ray Imager/Polarimeter for Solar flares (GRIPS) instrument
太阳耀斑伽马射线成像仪/偏振计（GRIPS）是一个球载望远镜，旨在研究太阳耀斑粒子加速和传输。我们描述了GRIPS在2016年1月的首次南极长时间飞行，并报告了初步校准和科学结果。电子和离子动力学、粒子丰度和太阳耀斑中的周围等离子体条件可以通过用增强成像、光谱学和偏振测量法检查硬X射线和伽马射线发射（20千电子伏至10兆电子伏）来了解。GRIPS是专门设计来回答问题，包括：是什么原因导致高能电子产生HXR和高能离子产生伽马射线线之间的空间分离？相对论性电子的各向异性有多大？为什么它们能在日冕中占主导地位？被加速的物质和周围物质的成分是如何随空间和时间变化的，为什么？GRIPS对Ramaty高能太阳光谱成像仪（RHESSI）的关键技术改进包括3D位置敏感锗探测器（3D-GeDs）和单栅多间距旋转调制器（MPRM）准直器。3D-GeD具有几百keV的光谱FWHM分辨率和1 mm $^3$的空间分辨率$<$。对于康普顿散射的光子，通常为$\gtrsim$ 150 keV，可以跟踪能量沉积位点，提供偏振测量以及增强的背景减少。MPRM单网格设计提供两倍于RHESSI等双网格成像系统的吞吐量。网格由2.5 cm厚的W/Cu板条组成，具有1-13 mm可变狭缝间距，实现了12.5-162 arcsec的准连续FWHM角覆盖。该分辨率能够对各种耀斑尺寸的单独磁环足点发射成像。（来源编辑）
2016-09-27 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
POLAR-2, the next generation of GRB polarization detector
POLAR-2是下一代GRB偏振探测器，基于康普顿散射原理，扩展能量范围并提高十倍有效面积，计划2025年在中国空间站运行至少两年，以高精度测量GRB偏振并探测暗弱事件。
2023-09-01 astro-ph.HE astro-ph.IM
