主动屏蔽是一种有效的技术,以减少背景信号在硬X射线探测器,并使观察黑暗的源在空间中具有高灵敏度。通常在主探测器上覆盖一些由闪烁晶体如BGO(Bi $_4$ Ge $_3$ O $_{12}$)制成的屏蔽探测器,利用它们之间的反符合滤除背景信号。日本的X射线观测卫星“朱雀”和“ASTRO-H”在其硬X射线仪器中采用了这种技术,其观测电压大于10千电子伏。在下一代X射线卫星中,例如NGHXT提案,为了有效性,预期单个混合探测器将覆盖软(1-10 keV)和硬(> 10 keV)X射线。然而,目前的有源屏蔽对于软X射线带(1-10 keV)不是最佳的。例如,包含在BGO中的Bi和Ge具有约10 keV的荧光发射线。这些谱线出现在ASTRO-H硬X射线成像仪获得的背景谱中,在其5-80 keV的观测能带内是不可忽略的。我们现在正在同时优化软X射线和硬X射线的主动屏蔽设计。作为第一步,我们利用BGO晶体作为默认材料,并使用X射线SOIPIX“XRPIX”从其测量Bi的L线和Ge的K线。
英文摘要:
Active shielding is an effective technique to reduce background signals in hard X-ray detectors and to enable observing darker sources with high sensitivity in space. Usually the main detector is covered with some shield detectors made of scintillator crystals such as BGO (Bi$_4$Ge$_3$O$_{12}$), and the background signals are filtered out using anti-coincidence among them. Japanese X-ray observing satellites "Suzaku" and "ASTRO-H" employed this technique in their hard X-ray instruments observing at > 10 keV.
In the next generation X-ray satellites, such as the NGHXT proposal, a single hybrid detector is expected to cover both soft (1-10 keV) and hard (> 10 keV) X-rays for effectiveness. However, present active shielding is not optimized for the soft X-ray band, 1-10 keV. For example, Bi and Ge, which are contained in BGO, have their fluorescence emission lines around 10 keV. These lines appear in the background spectra obtained by ASTRO-H Hard X-ray Imager, which are non-negligible in its observation energy band of 5-80 keV.
We are now optimizing the design of active shields for both soft and hard X-rays at the same time. As a first step, we utilized a BGO crystal as a default material, and measured the L lines of Bi and K lines of Ge from it using the X-ray SOIPIX, "XRPIX".
Low X-ray bakground measurements at the Underground Canfranc Laboratory
Micromegas探测器由于具有良好的空间和时间分辨能力,是稀有事件搜索实验的良好候选者。最近的X射线的背景水平,这些探测器在CAST实验中实现了进一步的研究,在测量的背景水平的性质。特别是,不同的屏蔽配置已在Canfranc地下实验室进行了测试,使用微散装型探测器,这是以前运行在CAST实验。地下的第一个结果表明,这种技术是由低辐射材料制成的,在适当的屏蔽下,能够达到高达$2 \times 10^{-7}$ keV $^{-1}$ s $^{-1}$ cm $^{-2}$的背景水平。此外,Geant 4模拟补充了实验背景测量,可以了解背景的起源,并优化未来的屏蔽设置。
NASA Goddard Space Flight Center(美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心);Observational Cosmology Laboratory(观测宇宙学实验室);Center for Research and Exploration in Space Science and Technology(空间科学与技术研究探索中心)
Lowering the background level and the energy threshold of Micromegas x-ray detectors for axion searches
轴子太阳窥镜通过在强磁场中转换为x射线来寻找太阳轴子。使用低背景X射线探测器是提高这些搜索灵敏度的一个重要组成部分。本文综述了用于欧洲核子研究中心(CERN)轴子太阳望远镜(CAST)和未来国际轴子天文台(IAXO)的Micromegas探测器的最新进展。CAST中的实际设置已实现低于10 $^{-6}$ keV $^{-1}$ cm $^{-2}$ s $^{-1}$的本底水平,比第一代Micromegas探测器低100倍。这种减少是基于主动和被动屏蔽技术,选择放射纯材料,离线歧视技术和读出的高粒度。我们详细描述的背景模型的检测器,其操作的基础上在CAST网站和Canfranc地下实验室(LSC),以及Geant 4模拟。目前在LSC达到的最佳水平低于10 $^{-7}$ keV $^{-1}$ cm $^{-2}$ s $^{-1}$,并显示出该技术在IAO中应用的良好前景。最后,我们提出了一些想法和结果,降低这些探测器的能量阈值低于1千电子伏,使用高透明的窗口,自动触发电子学和研究在不同的能量的集群形状。由于在这个能量范围内预期会有高通量的类轴子粒子,亚千电子伏阈值探测器可以扩大轴子太阳镜的物理情况。
HEL1OS -- A Hard X-ray Spectrometer on Board Aditya-L1
U. R. Rao Satellite Centre (URSC), Indian Space Research Organisation (ISRO), Department of Space (DOS)(印度空间研究组织(ISRO)乌·拉奥卫星中心(URSC),太空部(DOS));Physical Research Laboratory(物理研究实验室)