LOFT - the Large Observatory for X-ray Timing
LOFT（大型X射线定时观测站）是欧空局考虑作为M3飞行任务候选者的一个飞行任务概念，并在长达两年多的评估阶段进行了研究。该任务是专门设计来执行快速X射线计时和探测黑洞和中子星附近物质的状态。LOFT科学有效载荷由一个大面积探测器（LAD）和一个宽视场监视器（WFM）组成。LAD是一种10 m^2级的尖端仪器，其收集面积约为过去最大的定时任务（如罗西XTE）的15倍，范围为2-30 keV（30-80 keV扩展），结合CCD级的光谱分辨率，具有将X射线变化性研究彻底改变到毫秒时间尺度的能力。其突破性的特点是每单位表面的质量在10 kg/m^2的范围内，在合理的重量下，有效面积约为10 m^2（在8 keV下）。由于大面积硅漂移探测器和毛细管板X射线准直器领域的最新进展，这种大而轻的实验的发展成为可能。虽然LOFT任务尚未被选中在M3 ESA计划中发射（2022-2024年发射），但在评估阶段，大多数权衡已经结束，从而产生了一个强大且有据可查的设计，该设计将在未来的ESA电话中重新提出。在本文中，我们将总结LAD仪器的特点，并简要描述了探测器的设计状态。
2014-10-31 astro-ph.IM
A compact and modular X and gamma-ray detector with a CsI scintillator and double-readout Silicon Drift Detectors
一个未来的紧凑和模块化的X和伽马射线光谱仪（XGS）已经设计和一系列的原型已经开发和测试。该实验设想使用CsI闪烁体棒，由单单元25 mm2硅漂移探测器在两端读出。数字算法用于区分硅层中吸收的事件（较低能量X射线）和闪烁体晶体中吸收的事件（较高能量X射线和伽马射线）。的原型表征和模块化设计，为未来的实验与可能的天体物理学应用（例如，为欧空局M5电话提出的THESEUS任务）进行了讨论。
2017-04-20 astro-ph.IM physics.ins-det
Effects of capillary reflection in the performance of the collimator of the Large Area Detector on board LOFT
X射线定时大型观测站（LOFT）是欧洲航天局为宇宙观测方案的初步评估阶段选定的候选飞行任务之一。它被提议用于M3发射槽，具有与天体物理X射线源的快速定时有关的广泛科学目标。LOFT将携带大面积探测器（LAD），作为实现该项目具有挑战性目标所必需的两个核心科学仪器之一。LAD是一种准直探测器，工作在2-50 keV的能量范围内，在8 keV下的有效面积约为10 m^2。该仪器包括位于可展开面板上的模块阵列。铅玻璃微通道板（MCP）准直器位于大面积硅漂移探测器（SDD）的前面，以减少来自离轴分辨点源和漫射X射线背景的背景污染。微通道板孔的内壁以取决于能量的概率反射掠入射X射线光子。在本文中，我们提出了一个研究与特设模拟器的影响，这种毛细管反射率的整体仪器性能。反射率是从一组有限的实验室测量，用于约束模型。使用原型准直器进行测量，该原型准直器的厚度与LAD当前基线设计中采用的厚度相似。我们发现，实验测得的孔隙内壁的反射率水平提高了在低能量下的离轴传输，产生几乎平顶响应。由于扩散宇宙X射线发射和视野内的源而导致的背景增加不会降低仪器的灵敏度。
2014-01-15 astro-ph.IM
Development of Large-area Lithium-drifted Silicon Detectors for the GAPS Experiment
我们已经开发出大面积锂漂移硅（Si（Li））探测器，以满足通用反粒子谱仪（GAPS）实验的独特要求。GAPS是一项南极气球飞行任务，计划于2020年底首次飞行。GAPS实验的目的是调查低能量宇宙射线反核，特别是反氘核，这被认为是基本上无背景的信号，从暗物质湮灭或衰变。GAPS Si（Li）探测器设计为厚度为2.5 mm，直径为10 cm，具有8个读出条。对于20至100 keV的X射线，在-35至-45 ℃的温度下，需要<4 keV（FWHM）的能量分辨率，远高于经常用于实现精细能量分辨率的液氮温度。我们研制了一种高质量的硅晶体，并采用蒸发、扩散和漂移的方法形成了均匀的锂漂移层。保护环结构和最佳的表面刻蚀被确认，以抑制漏电流，这是一个主要的噪声源。我们发现在p侧保留的薄的非漂移层有效地抑制了漏电流。在此基础上，我们成功地研制出了GAPS Si（Li）探测器。由于最终的GAPS仪器将需要>1000个直径为10厘米的Si（Li）探测器，以实现对罕见反氘事件的高灵敏度，高产率生产也是GAPS任务成功的关键因素。
2018-12-18 astro-ph.IM physics.ins-det
A Large Area Detector proposed for the Large Observatory for X-ray Timing (LOFT)
大型X射线计时天文台（LOFT）是考虑在2022年发射的四个候选ESA M3任务之一。它是专门设计来执行快速X射线计时和探测黑洞和中子星附近物质的状态。LOFT科学有效载荷由一个大面积探测器（LAD）和一个宽视场监视器（WFM）组成。LAD是一种10 m2级的尖端仪器，其收集面积是过去最好的定时任务（如RXTE）的20倍，范围为2-30 keV，具有彻底改变X射线可变性研究的能力，精确到毫秒时间尺度。其突破性的特点是单位表面质量低，在合理的重量下，有效面积约为10 m^2（@10 keV）。由于大面积硅探测器领域的最新进展--能够以小于10 μs的精度和在6 keV下约260 eV的能量分辨率对X射线光子进行时间标记--和毛细管板X射线准直器，使得这种大而轻的实验的发展成为可能。在本文中，我们将总结LAD仪器的特点，并概述其功能。
2012-09-07 astro-ph.IM
Characterization of the VEGA ASIC coupled to large area position-sensitive Silicon Drift Detectors
低噪声、位置敏感的硅漂移探测器（SDD）对于需要良好能量分辨率和大敏感区域的实验特别有用，如X射线天文学空间任务和医学应用。本文介绍了VEGA的实验特性，VEGA是一种定制的专用集成电路（ASIC），用作大面积（30.5 cm^2）SDD原型XDXL-2的前端电子器件。ASIC集成在专门开发的PCB上，该PCB还承载检测器。ASIC的噪声性能，独立和绑定到大面积SDD的结果，提出和讨论。
2014-07-07 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Silicon drift detectors for the Spectroscopy Focusing Array of eXTP
本研究为eXTP任务的SFA研发了连接3个HTRS ASIC、含19个六边形像素的SDD系统，组装原型并介绍其设计与性能，以满足快速计时与高分辨光谱需求。
2024-07-12 astro-ph.IM
Characterization of a novel pixelated Silicon Drift Detector (PixDD) for high-throughput X-ray astrophysics
多像素快速硅探测器代表了下一代空间实验的赋能技术，这些实验专门用于低通量致密宇宙源的高分辨率光谱定时研究。几种基于帧积分的成像探测器已被开发为用于空间飞行任务的X射线焦平面器件，但是，当耦合到大面积集中器X射线光学器件时，这些探测器受到强烈的堆积和死区时间效应的影响，从而限制了时间和能量分辨率以及整个系统的灵敏度。因此，在实现具有快速、逐光子响应和接近Fano限制的能量分辨率的用于软X射线的像素化硅探测器的能力方面的当前技术差距转化为适用于高通量X射线天文学应用的稀疏读出传感器的不可用性。在ReDSoX意大利合作的框架内，我们开发了一种新的稀疏读出像素化硅漂移探测器，其在0.5-15 keV的能量范围内工作，在室温或适度冷却（$\sim$ 0 °C至+20 °C）下具有接近Fano限制的能量分辨率（$\leq$ 150 eV FWHM@6 keV）。在本文中，我们提出了第一个16像素（4 $\times$ 4）漂移探测器原型（PixDD）的设计和实验室表征，读出个别超低噪声电荷敏感前置放大器（SIRIO），我们讨论了未来的PixDD原型的发展。
2018-08-29 astro-ph.IM
A setup for soft proton irradiation of X-ray detectors for future astronomical space missions
被困在地球磁场中的质子是天文X射线观测站的主要威胁之一。在几十keV到几MeV的范围内的软质子撞击硅X射线探测器可以导致探测器性能的显著退化。在蒂宾根大学物理学研究所的Van-de-Graaff加速器上建造了一个用软质子辐照探测器的装置。主要优点是在大面积上的高通量均匀性，以实现大型探测器的辐照，以及用于所施加的通量、光束均匀性和光谱的监测系统，该系统允许在早期开发阶段测试探测器原型，此时读出电子器件尚不可用。到目前为止，已使用该装置进行了两次辐照活动。辐照探测器是硅漂移探测器，指定用于LOFT空间飞行任务。本文给出了一个实验装置和相关的监测系统的描述。
2013-07-16 astro-ph.IM physics.ins-det
Statistical investigation of the large-area Si(Li) detectors mass-produced for the GAPS experiment
为通用反粒子谱仪（GAPS）实验开发的锂漂移硅（Si（Li））探测器具有厚（~2.2 mm）的敏感层，大（10 cm）的直径，以及在相对较高的工作温度（约-40 ℃）下出色的能量分辨率（20-100 keV X射线约4 keV）。大批量生产的GAPS硅（锂）探测器已被执行，以构建一个大容量的硅跟踪器的GAPS。我们首次成功实现了大面积Si（Li）探测器的量产，成品率高达90%。在大规模生产过程中记录和收集了与探测器制造相关的有价值的数据集，例如探测器性能和制造参数。本研究使用统计方法分析数据集，目的是全面检查批量生产，并获得有价值的见解的制造方法。检测器和条带之间的性能参数（漏电流和电容）的足够均匀性被发现，表明高质量和稳定的批量生产。我们还搜索探测器性能和制造参数之间的相关性，通过使用数据挖掘技术。传统的多变量分析（多元回归分析）和机器学习技术（回归树分析）的互补使用，它被发现，锂漂移过程中作出了显着贡献的性能参数的成品检测器。详细调查的漂移过程中使用的环境数据，物理解释。我们的研究结果为这种大面积Si（Li）探测器的制造方法提供了有价值的见解，并鼓励未来需要大体积硅跟踪器的项目。
2022-05-02 astro-ph.IM physics.ins-det
Cryogenic silicon detectors with implanted contacts for the detection of visible photons using the Neganov-Luke Effect
在天体粒子实验中，如直接暗物质探测、0ν \b{eta} \b{eta}（不发射中微子的双β衰变）和相干中微子核散射实验中，都需要非常低能量阈值的光探测器。利用Neganov-Luke效应，在低温下工作的半导体吸收体中的粒子相互作用的热信号可以通过在电场中漂移光生电子和空穴来放大。在当前的实验中没有使用该技术，特别是因为由于吸收体内电荷的捕获而导致信号幅度随时间减小。我们在这里提出的第一个结果的一种新型的Neganov-Luke效应探测器的电场配置，旨在提高半导体内的电荷收集。
2016-01-28 astro-ph.IM physics.ins-det
Accelerator experiments with soft protons and hyper-velocity dust particles: application to ongoing projects of future X-ray missions
我们报告了我们目前正在进行的活动，目的是用软质子和超高速尘埃粒子进行加速器实验。其中包括测试不同类型的X射线探测器和相关部件（如滤光片），以及测量软质子和超高速尘埃粒子从X射线镜壳上散射的情况。这些活动已被确定为一些正在进行的空间项目的一个目标，目的是评估环境辐射和尘埃造成的风险，并就可能的损坏或性能退化对所采用的仪器进行鉴定。在本文中，我们专注于测试的硅漂移探测器（SDDs）上使用的LOFT空间任务。我们使用蒂宾根大学和海德堡马克斯普朗克核物理研究所（MPIK）的范德格拉夫加速器，分别进行软质子和超高速尘埃测试。我们提出的实验装置通过进行测试，活动的状态和目前取得的一些非常初步的结果。
2012-09-14 astro-ph.IM physics.ins-det
The Large Area Detector onboard the eXTP mission
eXTP（增强型X射线定时和偏振测量）任务是中国科学院（CAS）和中国国家航天局（CNSA）的一个重大项目，目前正在进行扩展的A阶段研究，并计划于2025年在低地球轨道上发射。eXTP科学有效载荷设想了一套仪器（光谱聚焦阵列，偏振聚焦阵列，大面积探测器和宽视场监视器），提供前所未有的同时宽带X射线光谱，定时和偏振灵敏度。一个大型欧洲财团正在为eXTP研究做出贡献，预计将提供关键的硬件元件，包括大面积探测器（LAD）。eXTP的LAD仪器基于最初在欧空局范围内为LOFT任务提出的设计。eXTP/LAD设想在2-30 keV能量范围内部署3.4 m2的有效面积，通过大面积硅漂移探测器技术实现-在6 keV下提供高达200 eV FWHM的光谱分辨率-以及毛细管板准直器-将视场限制在约1度。在本文中，我们提供了一个概述的LAD仪器的设计，包括新的元素与早期的LOFT配置。
2018-07-30 astro-ph.IM
Large-area Si(Li) Detectors for X-ray Spectrometry and Particle Tracking for the GAPS Experiment
大面积锂漂移硅（Si（Li））探测器可在液氮温度以上150°C操作，已为通用反粒子谱仪（GAPS）气球飞行任务开发，并将成为第一个在空间运行的此类系统。这些直径10厘米、厚2.5毫米的多条探测器已在实验室中得到验证，可提供<4 keV的X射线半高宽能量分辨率以及带电粒子跟踪能力，同时在具有大型探测器有效载荷的长时间气球任务可实现的条件下（~-40 ° C和~1 Pa）运行。这些特性使GAPS硅跟踪系统能够通过基于奇异原子形成、去激发和湮灭的新技术来识别宇宙反核。大约1000个探测器的生产和大规模校准已经开始，计划于2021年底进行首次GAPS飞行。为GAPS开发的探测器也可能有其他应用，例如重核识别。
2019-12-13 astro-ph.IM physics.ins-det
