A new pulse shape description for $α$ particle pulses in a highly-sensitive sub-Kelvin bolometer
下一代宇宙学空间任务将对宇宙射线产生的寄生信号敏感。使用复合测辐射热计，我们研究了脉冲产生的$α$粒子，以了解运动的能量产生的电离辐射。使用一系列的测量在100 mK，我们比较了典型的拟合算法（数学模型）与第二种方法的脉冲解释卷积探测器的热响应函数的起始配置文件的热化非热声子，考虑到热传播的影响。使用这种新的拟合方法，我们已经消除了使用更常见的方法产生的非物理二次非线性因子的需要，并且我们发现与热物理学的已知方面非常一致的脉冲形式。这项工作是在努力产生一个物理模型的能量沉积在这个探测器进行。该模型的动机是再现的统计特征的实验数据集，和新的解释$α$脉冲形状代表了改善目前的理解，在这个探测器中的能量传播机制。
2018-07-25 astro-ph.IM physics.ins-det
Impacts of The Radiation Environment At L2 On Bolometers Onboard The Herschel Space Observatory
我们介绍了宇宙射线对赫歇尔卫星上的探测器的影响。我们特别描述了在PACS和SPIRE两台仪器内的两种类型的低温远红外测辐射热计上观察到的故障。故障率也报告了自发射以来与赫歇尔和普朗克航天器上的SREM辐射监测器一起。这两个都是在2009年5月在拉格朗日点L2附近注入的。这允许探测该轨道周围的辐射环境。最后总结了对观测的影响。
2012-07-24 astro-ph.IM
Optical performance of prototype horn-coupled TES bolometer arrays for SAFARI
SAFARI探测器测试设施是一个超低背景光学测试平台，用于表征SAFARI的超灵敏原型喇叭耦合TES测辐射热计，SAFARI是拟议的SPICA卫星上的光栅光谱仪。该试验台包含内部冷和热黑体照明器和用于外部光源照明的光管。我们增加了重新成像光学元件，以方便阵列光学测量。该系统目前正用于频域复用读出的原型探测器阵列的光学测试。我们提出了我们最新的原型阵列的光学测量，并讨论这些仪器的性能。
2016-08-24 astro-ph.IM
Fabrication of phononic filter structures for far-IR/sub-mm detector applications
空间光子噪声受限的亚毫米/远红外冷望远镜将需要噪声等效功率小于1x 10 -19 W/Hz 1/2的探测器用于成像应用，并且至少要低一个数量级用于光谱研究。探测器的NEP可以通过降低工作温度和改善测辐射热计和热浴之间的热隔离来降低。本文报道了基于声子滤波器的薄膜隔离过渡边缘传感器测辐射热计的研制。声子滤波器是通过将准周期性纳米结构蚀刻到支撑热机械梁中来创建的。蚀刻特征的横截面尺寸小于在操作温度下的热波长，使得相干声子输运能够在一维中发生。声子阻带可以通过调整准周期结构的尺度来调节。级联多个滤波器级可以增加带宽并提供类似于多级电滤波器的功能的改进的热隔离。我们描述了铝锰基过渡边缘传感器测辐射热计上的硅和氮化硅膜隔离的一维和二维声子过滤器的制造。声子滤波器通过电子束光刻图案化，并与深反应离子蚀刻隔离。
2018-12-20 astro-ph.IM physics.ins-det
Study of cosmic ray impacts on cryogenic high sensitivity detectors
Institut d’Astrophysique Spatiale (IAS), Université Paris-Saclay（宇宙物理研究所，巴黎萨克雷大学）
研究宇宙射线对高灵敏度低温探测器的影响，通过DRACuLA设施测试新一代探测器，评估其对粒子冲击的敏感性。
2026-04-20 astro-ph.IM physics.ins-det
Simulations of systematic effects arising from cosmic rays in the LiteBIRD space telescope, and effects on the measurements of CMB $B$-modes
宇宙射线产生的系统效应已被证明对使用高灵敏度辐射热计的空间望远镜构成重大威胁。LiteBird太空任务旨在以前所未有的灵敏度测量极化的宇宙微波背景，但其在太空中的位置也会使其容易受到宇宙射线的影响。我们提出了一个端到端的模拟器，用于评估宇宙射线对LiteBIRD空间任务的影响的预期规模，我们在低频望远镜的166 GHz频段上的探测器子集上演示。模拟器将L2处的预期质子通量与LFT焦平面的热响应及其超导探测器的热响应的模型相耦合，产生时间排序的数据，这些数据被投影到模拟的天空图和随后的角功率谱中。
2021-06-30 astro-ph.CO astro-ph.IM physics.ins-det
Particle response of antenna-coupled TES arrays: results from SPIDER and the lab
未来的毫米波和亚毫米空间任务将采用多路复用过渡边缘传感器（TES）测辐射热计的大阵列。这些仪器必须应对大气层外宇宙射线的高通量，这些宇宙射线会导致测辐射热计数据出现“故障”，这对普朗克测辐射热计的数据分析构成了挑战。未来的仪器将面临共享衬底晶片和多路复用读出布线的额外挑战。在这项工作中，我们使用两组数据探索现代TES阵列对空间宇宙射线环境的敏感性：2015年SPIDER宇宙微波背景偏振计的长时间气球飞行，以及SPIDER飞行硬件对放射源的实验室暴露。我们发现可控的毛刺率和短毛刺持续时间，导致对SPIDER分析的影响最小。我们通过研究多探测器的重合约束能量在基板内的传播，并给出了初步的脉冲形状在实验室数据。
2020-02-13 astro-ph.IM physics.ins-det
Study of Cosmic Ray Impact on Planck/HFI Low Temperature Detectors
在普朗克飞行任务（2009年5月发射）的HFI仪器的焦平面达到其工作温度后，我们观察到了宇宙射线与位于L2拉格朗日点的普朗克卫星相互作用的热特征。当粒子撞击安装在HFI焦平面上的测辐射热计的组件（例如温度计、网格或晶片）时，测量到由于能量沉积而导致的热尖峰（称为毛刺）。对这些数据的处理揭示了高能宇宙射线粒子簇射的另一种效应：高符合事件（High Coincidence Events，HCE），由许多探测器中同时发生的毛刺组成，随后温度从nK升高到uK。据估计，通量约为每小时100 HCE。已经检测到两种类型的HCE：快速和慢速。对于第一种类型，未接触的测辐射热计在几秒钟内达到与“接触”的测辐射热计相同的温度。这可以通过在不锈钢焦平面中沉积的能量的存储来解释。第二种类型的HCE尚未完全理解。这些效应可能是由于低温表面释放的氦引起的额外传导，并在HFI的不同阶段之间产生临时的热链接。
2014-04-16 astro-ph.IM
TES Proton Irradiation Result Analysis for Future Space Applications
Université Paris-Saclay, CNRS, Institut d’Astrophysique Spatiale（巴黎萨克雷大学、法国国家科学研究中心、空间天体物理研究所）；INFN, Pisa University, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare（意大利国家核物理研究所、比萨大学）；NIST Boulder Laboratory, National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院博尔德实验室）
针对未来空间任务中宇宙射线对高灵敏度探测器的影响问题，研究团队利用IAS设计的低温系统与加速器耦合装置，对LiteBIRD-HFT TES原型开展质子辐照测试，本文呈现该首次实验的结果与分析。
2025-10-24 astro-ph.IM physics.ins-det
Characterization and Physical Explanation of Energetic Particles on Planck HFI Instrument
普朗克高频仪器（HFI）在2009年8月至2012年1月期间从第二拉格朗日点（L2）连续测量天空。它使用52个高阻抗测辐射热计，在100 GHz和1 THz之间的频率范围内以100 mK冷却，具有前所未有的灵敏度，但与宇宙辐射强烈耦合。在L2处，粒子通量约为5 $cm^{-2} s^{-1}$，主要是入射到航天器上的质子。能量超过40 MeV的质子可以穿透焦平面单元盒，造成两种不同的影响：宇宙射线与探测器直接相互作用产生的原始数据中的毛刺（在任务结束时产生约15%的数据丢失）和100 mK时测辐射热计板中的热漂移，在0.1 Hz以下的频率增加非高斯噪声。HFI联合体已经做出了很大的努力，以纠正这种影响的时间顺序的数据和最终的普朗克地图。这项工作的目的是给一个视图的物理解释中观察到的故障的HFI仪器在飞行中。为了实现这一目标，我们进行了几个地面实验，使用质子和$α$粒子测试粒子的影响HFI备用测辐射热计与飞行中的数据更好地控制环境条件。我们已经表明，在数据中观察到的毛刺的主要部分来自宇宙射线的影响，在硅芯片框架支持微机械测辐射热探测器传播能量主要由弹道声子和热扩散。将讨论这些结果对未来卫星飞行任务的影响。
2014-03-22 astro-ph.IM
Development and characterization of the readout system for POLARBEAR-2
POLARBEAR-2是精确测量宇宙微波背景（宇宙微波背景（CMB））偏振的下一代接收器。计划于2015年初部署，它将与现有的POLARBEAR-1接收器一起在智利阿塔卡马沙漠Cerro Toco的西蒙斯阵列的一个新望远镜上进行观测。为了提高灵敏度，它将采用更大面积的焦平面，共有7，588个偏振敏感天线耦合过渡边缘传感器（TES）测辐射热计，设计灵敏度为4.1 uKrt（s）。焦平面将被冷却到250毫开尔文，测辐射热计将通过40倍频域多路复用读出，单个SQUID放大器上有36个光学测辐射热计，以及2个暗测辐射热计和2个校准电阻。为了将多路复用因子从POLARBEAR-1的8倍增加到POLARBEAR-2的40倍，需要用于SQUID读出的额外带宽和明确定义的频率信道间隔。扩展到这些更高的频率需要新的组件和LC滤波器的设计，定义信道间隔。LC滤波器是具有与每个测辐射热计串联的电感器和电容器的冷谐振电路，并且布线中的杂散电感和来自电容器的等效串联电阻可以影响测辐射热计操作。我们目前的结果，从这些新的读出组件的特性。读出系统的集成首先在小规模上进行，以确保读出系统不会影响测辐射热计的灵敏度或稳定性，并在扩展到完整的接收器之前验证整个系统。我们目前的读出集成的状态，以及整个阵列的组件的初步结果和状态。
2014-11-07 astro-ph.IM
The Simons Observatory microwave SQUID multiplexing detector module design
宇宙微波背景（CMB）科学的进步取决于增加观测天空的灵敏探测器的数量。新仪器部署了大型超导过渡边缘传感器（TES）测辐射热计阵列，这些传感器密集地平铺在更大的焦平面上。高复用因子减少了低温接收器上的热负荷并简化了它们的设计。我们提出的焦平面模块的设计具有一个数量级更高的复用因子比以前实现TES测辐射热计。我们专注于新的冷读出组件，它采用微波SQUID复用（$μ$复用器）。西蒙斯天文台将使用49个包含60，000个测辐射热计的模块来对CMB进行精密灵敏的测量。我们验证了焦平面模块的设计，提出测量的读出组件与和没有一个原型探测器阵列的1728偏振敏感的辐射热计耦合到喇叭天线。读出组件实现了$95\%$产率和910多路复用因子。每个读出通道的中值白噪声为65 $\mathrm{pA/\sqrt{Hz}}$。这影响了$< 8\%$的预计SO标测速度，低于灵敏度预测中假设的速度。结果验证了模块的全部功能。我们讨论了测量性能的背景下，SO科学的要求，这是超过。
2021-09-16 astro-ph.CO astro-ph.IM
Planck early results: first assessment of the High Frequency Instrument in-flight performance
普朗克高频仪器（HFI）的设计目的是在以100、143、217、353、545和857千兆赫为中心的六个宽带内，以10'（100千兆赫）、7'（143千兆赫）和5'（217千兆赫及更高）的角分辨率测量宇宙微波背景和银河前景的温度和偏振各向异性。HFI自2009年5月14日推出以来一直顺利运营。测辐射热计按计划冷却到100 mK。读出电子设备的设置，如测辐射热计偏置电流，优化了HFI在轨道上的噪声性能，与地面测试期间选择的设置几乎相同。对火星、木星和土星的观测验证了光学系统和探测链的时间响应。光束接近物理光学建模的预测。检测链的时间响应接近发射前的测量值。探测器受到与低太阳活动有关的意想不到的高宇宙射线通量的影响。由于普朗克观测策略的冗余性，去除百分之几的被毛刺污染的数据不会显著影响灵敏度。宇宙射线显著加热测辐射热计板，并且对几天到几个月的热负荷周期的调制产生了所有测辐射热计信号的共同漂移，这不影响科学能力。只有高能量的宇宙射线簇射引起不均匀加热，这是低频噪声的可能来源。
2011-01-11 astro-ph.CO astro-ph.IM
A Frequency Selective Surface based focal plane receiver for the OLIMPO balloon-borne telescope
在这里，我们描述了一个焦平面阵列的冷电子测辐射热计（CEB）探测器集成在频率选择表面（FSS）的350 GHz的探测波段的OLIMPO球载望远镜。在我们的架构中，两个终端CEB已被集成在FSS结构的周期性单位单元中，并且与它所看到的嵌入阻抗阻抗匹配，并提供与入射的亚毫米辐射的谐振相互作用。探测器阵列被设计为在背景噪声限制条件下工作，入射功率为20 pW至80 pW，使得在光度和光谱配置中使用相同的像素成为可能。我们提出了我们的系统的高频和直流模拟，连同制造细节。给出了频率选择表面阵列的频率响应、光学窗口前热/冷负载和低温恒温器内变温黑体源的光学响应测量结果。CEB模型和噪声等效功率（NEP）的估计的光学响应的比较。
2015-05-11 astro-ph.IM
Impact of particles on the Planck HFI detectors: Ground-based measurements and physical interpretation
普朗克高频仪器（HFI）从2009年8月到2012年1月连续观测天空。它的噪声和灵敏度性能非常出色，但宇宙射线对HFI探测器的影响率出乎意料地高。此外，宇宙射线与焦平面的碰撞在数据中产生了具有广泛特征的瞬态信号（毛刺）。对宇宙射线对HFI探测器模块的影响进行了研究，以便对故障进行分类和定性，纠正HFI时间顺序数据，并了解对普朗克地图和数据产品的残余影响。本文提出了一种评估的物理起源的毛刺所观察到的HFI探测器。为了更好地理解HFI在飞行中观察到的故障，使用飞行备用的HFI测辐射热计模块进行了几次地面实验。这些实验是在2010年至2013年之间进行的，使用不同配置的HFI测试测辐射热计，使用不同的粒子和撞击能量。测辐射热计模块暴露于来自奥赛IPN TANDEM加速器的23 MeV质子，以及$^{241}$ Am和$^{244}$ Cm $α$ -粒子和$^{55}$ Fe放射性X射线源。来自HFI地面飞行前试验的校准数据被用来进一步描述故障的特征，并将故障率与实验室条件下的统计预期进行比较。测试结果提供了强有力的证据表明，在飞行中观察到的主要故障是由于宇宙射线吸收的硅芯片基板上的HFI探测器驻留。毛刺能量通过弹道声子传播到热敏电阻，同时也有热扩散贡献。这些结果对未来卫星飞行任务的影响，特别是那些在远红外线亚毫米和毫米区域的电磁波谱，进行了讨论。
2014-09-02 astro-ph.IM
Transition-edge sensor detectors for the Origins Space Telescope
起源太空望远镜是2020年天体物理学十年调查正在研究的四个旗舰任务之一。随着5.9米冷（4.5 K）望远镜从太空部署，起源承诺在近，中，远红外前所未有的灵敏度，从2.8 - 588 $μ$米。这要求在所有Origins仪器中使用超灵敏和稳定的探测器。目前，没有已知的探测器可以满足起源在近红外到中红外的稳定性要求，或其在远红外的灵敏度要求。在这项工作中，我们讨论了过渡边缘传感器的适用性，作为量热计和测辐射热计，以满足这些要求，并制定了一条道路，以改善目前的最先进的。
2020-12-11 astro-ph.IM
Design and construction of a Cherenkov imager for charge measurement of nuclear cosmic rays
一台名为CHERCAM的近距离聚焦切伦科夫成像仪已建成，用于使用CREAM仪器测量核宇宙射线的电荷。它由一个硅气凝胶辐射器平面和一个配备有1，600 1”直径光电倍增管的探测器平面组成。这两个平面由环形膨胀间隙分开。切伦科夫光产额与入射粒子的电荷平方成正比。预期的相对光收集准确度在几倍的范围内。它导致在主要感兴趣的核电荷Z范围1 < Z < 26上的预期的单元素分离。CHERCAM被设计成与CREAM气球实验一起飞行。仪器的设计和实施的技术解决方案，使其在高海拔条件下（辐射，低压，寒冷）的安全运行。
2011-05-18 astro-ph.IM
Search for a Non-Relativistic Component in the Spectrum of Cosmic Rays at Earth
引力束缚在银河系中的暗物质粒子应该表现出一种特征性的速度分布，这种速度分布受到它们在地球位置处的逃逸速度（$v_{esc}\simeq$ 550 km/s）的限制。一个正在进行的搜索异常宇宙射线在地球上，运动学上类似于冷暗物质，描述。该技术可以区分这些和已知的缓慢移动的粒子，如中子，将是敏感的迹象，从目前尚未探索的候选人，并提供了可能性，确定中介类型的相互作用（核与电子反冲）。本文介绍了一个浅层地下场地的背景识别和消除研究。预期达到的方法进行了讨论，并说明了暗物质粒子轻于100 MeV/c $^{2}$通过核反冲相互作用的第一个限制。
2018-05-09 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ex
