Accelerated direct demodulation method for image reconstruction with spherical data from Hard X-ray Modulation Telescope
硬X射线调制望远镜任务HXMT主要致力于在1千电子伏至250千电子伏进行高灵敏度和高空间分辨率的全天观测。直接解调法（DDM）可以实现HXMT的观测数据处理和图像重建。然而，原始DDM对于具有高分辨率的多维数据在计算上太昂贵而不能用于HXMT数据。本文提出了一种适用于HXMT数据的加速直接解调方法。仿真也证明了这种方法。
2013-05-05 astro-ph.IM
Point source detection performance of Hard X-ray Modulation Telescope imaging observation
硬X射线调制望远镜（HXMT）将在硬X射线波段进行全天空巡天，并对一系列小的天空区域进行深度成像。我们期望在这些成像观测中检测到各种紧凑的物体。HXMT成像观测的点源探测性能不仅取决于仪器本身，还取决于其数据分析，因为图像是由HXMT观测数据用数值方法重建的。在HXMT成像数据分析流水线中，除噪技术与解调、震源检测一样，起着重要的作用。在本文中，我们已经实现了几种方法去噪HXMT数据和评估的点源检测性能的灵敏度和定位精度。结果表明，在HXMT成像观测的数据分析中，虽然可以通过选择和调整数值方法来进一步提高灵敏度和定位精度，但1倍互相关直接解调法应作为默认的重建和正则化方法。
2015-04-14 astro-ph.IM
Neutral Atmospheric Density Measurement Using Insight-HXMT Data by Earth Occultation Technique
地球掩星技术在天文学和大气密度测量中有着广泛的应用。我们构建的背景模型，在掩星的蟹状星云观测的洞察硬X射线调制望远镜（洞察HXMT）在6 keV和100 keV之间的能量。提出了一种基于地球掩星技术的贝叶斯大气密度反演方法，该方法结合了泊松和高斯统计。通过模拟掩星过程中大气对X射线光子的衰减，同时反演了不同高度范围的大气中性密度。我们的方法考虑了相邻大气层之间密度的相关性，并减少了以前的工作可能受到的潜在系统偏差。以前的分析基于光曲线拟合或光谱拟合也失去了一些光谱或时间信息的数据。与以前的工作相比，我们的分析充分利用了Insight-HXMT上三台望远镜观测到的掩星数据，进一步减少了密度反演的统计误差。我们应用我们的方法来交叉检查（半）经验大气模型，使用115套掩星观测数据的蟹状星云的洞察HXMT。结果表明，在55--80 km、80--90 km和90--100 km的高度范围内，反演的中性粒子密度分别比目前广泛使用的大气模式NRLMSISE-00的中性粒子密度低10%、20%和25%。我们还表明，新发布的大气模型NRLMSIS 2.0与我们的密度测量结果基本一致。
2022-11-01 astro-ph.HE astro-ph.IM
$Insight$-HXMT Science Operations
硬X射线调制望远镜（$Insight$ -HXMT）于2017年6月15日成功发射。它对银道面进行宽波段X射线扫描勘测，以探测新的黑洞和其他处于活跃状态的物体。它还观测X射线双星，研究它们的X射线变化。在这里，我们将介绍$Insight$ -HXMT的科学操作，它负责收集和评估观测建议，安排观测，并监视有效载荷的工作状态。
2019-10-18 astro-ph.IM hep-ph
Five-year in-orbit background of Insight-HXMT
目的：我们介绍了Insight-HXMT自发射以来的五年在轨背景演变，以及背景模型在数据分析中的作用。方法：三个主要有效载荷的背景，即，分别介绍了低能望远镜、中能望远镜和高能望远镜。通过简单比较Insight-HXMT在轨运行期间每年的背景，得到背景随时间的演变。结果如下：介绍了Insight-HXMT在轨背景的主要观测特征，包括光变曲线、光谱、地理分布和长期演化。每年对背景估计的系统误差进行研究。结论：五年在轨背景的观测特征与我们对卫星设计和空间环境的认识是一致的，背景模型对Insight-HXMT的最新观测仍然有效。
2023-02-28 astro-ph.IM
Background Model for the Low-Energy Telescope of Insight-HXMT
本文利用银河系高纬度地区150多个空白天空观测数据，对硬X射线调制望远镜（简称Insight-HXMT）的低能望远镜（LE）的背景进行了系统的研究。地面模拟和在轨观测都表明，背景光谱主要有两个分量。一个是在7 keV以上占主导地位的粒子背景，其光谱形状在每个地理位置都是一致的。另一个是漫射X射线背景，它在7 keV以下占主导地位，并且具有稳定的光谱，不太依赖于天空区域。从所有空白天空观测的盲探测器数据中可以得到粒子背景谱形，盲探测器可以在10- 12.5keV范围内测量粒子背景强度。在银河系高纬度地区，由空白天空光谱减去粒子背景后也可得到漫射X射线背景。基于这些特征，我们建立了光谱和光变曲线的背景模型。研究了不同曝光量（T_exp）下背景光谱的系统误差。对于T_exp=1 ks的谱，在1-7 keV和1-10 keV范围内的平均系统误差分别为4.2%和3.7%。我们还进行了系统误差分析的背景光曲线与不同的能量波段和时间仓。结果表明，在1-10 keV能量范围内，不同时间仓的光变曲线的系统误差<8%.
2020-04-03 astro-ph.HE astro-ph.IM
The Medium Energy (ME) X-ray telescope onboard the Insight-HXMT astronomy satellite
中能X射线望远镜（ME）是洞察硬X射线调制望远镜（Insight-HXMT）天文卫星上的三个主要望远镜之一。ME包含1728个像素的Si-PIN探测器，其在5-30 keV中敏感，总几何面积为952 cm 2。专用集成电路（ASIC）芯片，VA 32 TA 6，用于实现低功耗和低读出噪声。准直器为望远镜定义了三种视场（FOV），1°{ \times }4°、4°{ \times }4°和阻挡视场。这些视场的组合可用于估计在轨X射线和粒子背景分量。在17.8keV（FWHM）处，能量分辨率为~3 keV，时间分辨率为255 μs。在本文中，我们介绍了ME的设计和性能。
2019-10-10 astro-ph.IM
The Low Energy X-ray telescope (LE) onboard the Insight-HXMT astronomy satellite
低能（LE）X射线望远镜是透视硬X射线调制望远镜（Insight-HXMT）的三大主要仪器之一。它配备了扫描电荷器件（SCD）传感器阵列，总几何面积为384平方厘米，能带从0.7 keV到13 keV。为了同时评估粒子感生X射线背景和宇宙X射线背景，LE采用准直器来定义四种类型的视场（FOV）。LE由三个探测器盒（LED）和一个电气控制盒（LEB）组成，并在5.9 keV下实现了140 eV的良好能量分辨率，0.98 ms的优异时间分辨率，以及极低的堆积（在18000 cts/s下<1%）。在地面上进行了详细的性能测试和标定，包括能量通道关系、能量响应、探测效率和时间响应。
2019-10-18 astro-ph.IM
Simulation of the In-flight Background for HXMT/HE
硬X射线调制望远镜（HXMT）是一个宽波段的X射线天文卫星，其能量范围从1到250 keV。详细了解X射线背景将有助于实现仪器的良好性能。在本工作中，我们利用质量模型技术估算了HXMT上高能望远镜（HE）的本底。算法分为3个步骤。首先，建立了完整的HXMT几何模型。在对HXMT近地轨道空间环境调查的基础上，在模拟中考虑了宇宙射线、宇宙X射线本底（CXB）、南大西洋异常（SAA）俘获粒子、反照率γ和宇宙射线与地球大气相互作用产生的中子。最后，采用了Geant 4合作提供的屏蔽物理列表。模拟结果表明：（1）HXMT/HE在轨运行100天后，在20-250 keV的能量范围内，总的本底平均约为540 count/s;（2）宇宙射线和SAA俘获粒子引起的延迟分量在HXMT/HE的整个能量范围内占主导地位;（3）一些发射谱线在本底连续谱中很突出，可用于在轨定标;（4）在50 keV、$10^{6}$ s的曝光量下，估算的灵敏度约为0.1mCrab。
2015-11-10 astro-ph.IM
Overview to the Hard X-ray Modulation Telescope (Insight-HXMT) Satellite
作为我国首颗X射线天文卫星，硬X射线调制望远镜（HXMT）于2017年6月15日发射升空后被命名为“洞察-HXMT”，是一颗宽波段（1-250 keV）基于板条准直器的X射线天文卫星，具有0.2-3 MeV全天空监测能力。它可以进行指向、扫描和伽马射线暴（GRB）观测，并基于直接解调方法（DDM），可以重建扫描天空区域的图像。在这里，我们给出了任务及其进展的概述，包括有效载荷，核心科学，地面校准/设施，地面段，数据档案，软件，在轨性能，校准，背景模型，观测和一些初步结果。
2019-10-21 astro-ph.HE astro-ph.IM
Synthetic direct demodulation method and its applications in Insight-HXMT data analysis
目的。调制方程将观测数据与对象联系起来，其中观测值由线性系统近似。因此，从观测数据重建物体相当于求解调制方程。在这项工作中，我们提出了合成直接解调（synDD）的方法来降低一般调制方程的维数，并解决其稀疏表示的方程。方法.主成分分析用于降低核矩阵的维数，k-均值聚类应用于其稀疏表示，以将核矩阵分解为一系列循环矩阵的加权和。因此，矩阵-向量和矩阵-矩阵乘法的复杂性从多项式时间减少到线性对数时间。本文导出了稀疏表示下调制方程的一般统计解。针对硬X射线调制望远镜（Insight-HXMT）设计了基于synDD方法的数据分析流水线。结果在这种方法中，可以在合成观测模型中同时减少来自同一物体但不规则采样和/或在多个时期用不同仪器观测的大量数据。我们建议在Insight-HXMT数据分析中使用所提出的synDD方法，特别是用于检测X射线瞬变和监测具有扫描观测的时变对象。
2018-09-06 astro-ph.IM
Comparison of simulated backgrounds with in-orbit observations for HE, ME and LE onboard Insight-HXMT
洞察-HXMT是我国第一颗X射线天文卫星，旨在揭示银河系中的新源，并研究1，keV至250，keV的X射线双星的基础物理。它有三个准直望远镜，高能X射线望远镜（HE），中能X射线望远镜（ME）和低能X射线望远镜（LE）。在发射前，通过Geant 4模拟对这三台望远镜的在轨背景进行了估算，以考察仪器性能和科学目标的实现情况。在这项工作中，这些模拟的背景进行了比较，在轨道上的观测。所有三台望远镜都显示出良好的一致性。对于HE，1）在空间运行两年后，模拟的本底率与观测值的偏差为$\sim5\%$; 2）总的本底谱和$\sim$ 67\，keV谱线的相对丰度在模拟和观测中都表现出长期的增加。对于ME，1）模拟的背景速率与观测值的偏差在$\sim15\%$范围内，2）模拟和观测的背景谱没有明显的长期增加特征。对于LE，由模拟给出的背景水平也与观测一致。通过对比分析，验证了Insight-HXMT质量模型的合理性，即所采用的空间环境分量和模型、所选择的物理过程以及所建立的探测器结构。然而，在观测到的LE谱中明显的$\sim$ 7.5keV和8.0keV处的谱线特征在模拟中并不明显.这可能是由于LE结构中的不确定性造成的。
2020-09-30 astro-ph.IM
In-orbit Calibration to the Point-Spread Function of Insight-HXMT
利用蟹状星云的扫描观测，对硬X射线调制望远镜准直器的点扩散函数进行了在轨标定。我们构造的经验调整理论计算的几何PSF。调整包括两个部分：一个旋转矩阵调整准直器的方向偏差和一个抛物面函数校正实际PSF的不均匀性。在标定观测过程中，通过对扫描数据进行拟合，确定了平差矩阵和抛物面函数的参数。经过点扩散函数标定，低能望远镜（LE）、中能望远镜（ME）和高能望远镜（HE）在银道面扫描巡天中源定位的系统误差分别为0.010度、0.015度和0.113度;同时，LE、ME和HE源通量估算的系统误差分别为1.8%、1.6%和2.7%。
2020-02-04 astro-ph.IM
In-orbit performance of HE onboard Insight-HXMT in the first 5 years
目的：高能X射线望远镜（HE）是\textit{Insight} -HXMT任务的三个主要有效载荷之一，由18个NaI（Tl）/CsI（Na）phoswich探测器组成，其中NaI（Tl）作为覆盖20- 250 keV的主探测器，CsI（Na）作为主动屏蔽探测器，抑制NaI（Tl）的本底，同时作为全天伽马射线暴监测器，覆盖0.2--3兆电子伏。在本文中，我们回顾了自2017年6月15日发射\textit{Insight} -HXMT以来的前5年中HE的在轨性能。研究方法：主要研究了NaI（Tl）和CsI（Na）探测器的增益和能量分辨率、PSD性能以及系统的死区时间。在本工作中，我们主要利用空天观测数据和地掩星观测数据来研究这些性能。结果如下：HE/NaI（Tl）的总体性能在前5年非常稳定，而HE/CsI（Na）的增益显示出持续增加的趋势，应定期校准。结论：术后5年，HE总体上仍处于良好的健康状态和良好的校准状态。HE的在轨性能与预期没有明显的偏差。预计在延长的任务寿命中，他将健康地运行几年。
2023-02-08 astro-ph.IM
In-orbit demonstration of X-ray pulsar navigation with the Insight-HXMT satellite
本文报道了2017年6月15日发射的硬透视X射线调制望远镜（Insight-HXMT）对X射线脉冲星导航的在轨演示。采用一种新的脉冲星导航方法-轨道动力学显著性增强脉冲轮廓法（SEPO），仅用一颗脉冲星的观测值确定轨道。本次试验选取蟹状星云脉冲星，利用Insight-HXMT对蟹状星云脉冲星进行了8月31日至9月31日的观测。2017年第五名。利用长达5天的观测数据，分别使用三台望远镜-高能X射线望远镜（HE），中能X射线望远镜（ME）和低能X射线望远镜（LE）-成功确定了Insight-HXMT的轨道。综合所有数据，Insight-HXMT的位置和速度分别精确到10 km（3 sigma）和10 m/s（3 sigma）以内。
2019-08-06 astro-ph.IM
The High Energy X-ray telescope (HE) onboard the Insight-HXMT astronomy satellite
透视硬X射线调制望远镜（Insight-HXMT）是一颗宽波段X射线和伽马射线（1 - 3000 keV）天文卫星。高能X射线望远镜（HE）是其三大望远镜之一。HE的主探测器平面由18个NaI（Tl）/CsI（Na）phoswich探测器组成，其中NaI（Tl）用作主探测器以测量从准直器限定的视场（FOV）入射的~20 - 250 keV光子，CsI（Na）用作通过脉冲形状鉴别NaI（Tl）的主动屏蔽探测器。CsI（Na）也被用作全方位伽马射线监测器。HE准直器具有不同的FOV：1.1 ° x 5.7 °（15个单位）、5.7 ° x 5.7 °（2个单位）和阻挡（1个单位），因此HE的组合FOV约为5.7 ° x 5.7 °。每个HE检测器具有190 mm的直径，导致约5100 cm 2的总几何面积。能量分辨率在60 keV时约为15%。授时精度优于10 μ s，每个探测器的死区时间小于10 μ s。HE致力于观测20 - 250 keV波段X射线源的光谱和时间变化，通过对已知源的定点观测或扫描观测来揭示新的源，并监测0.2 - 3 MeV的伽马射线天空。本文介绍了该仪器的设计和性能。地面校准实验的结果也报告。
2019-10-11 astro-ph.IM
In-orbit performance of LE onboard Insight-HXMT in the first 5 years
本文介绍了Insight-HXMT低能X射线望远镜在轨前5年的性能演变，通过分析Cas A、空白天区和蟹状星云数据持续校准能量增益、分辨率和有效面积，结果显示LE在1-10 keV能段表现良好，系统误差低于1.5%。
2023-05-19 astro-ph.IM
Application of a multiscale maximum entropy image restoration algorithm to HXMT observations
本文介绍了一种用于硬X射线调制望远镜（HXMT）图像复原的多尺度最大熵（MSME）算法。HXMT是一种准直扫描X射线卫星，主要用于1-250 keV的全天高灵敏度巡天和定点观测。MSME方法的新颖之处在于使用小波分解和多分辨率支持来控制不同尺度上的噪声放大。并将该方法应用于HXMT扫描观测的散射源恢复中，并对其进行了改进。针对多尺度最大熵（MSME）算法存在的模式混叠问题，提出了一种改进的多尺度最大熵（EMSME）算法。对HXMT在全天巡天模式下探测漫射源Cen A进行了仿真研究。结果表明，MSME方法适用于HXMT散射源检测的反卷积任务，改进后的方法能够抑制噪声，提高相关性和信噪比，是一种较好的图像恢复算法。通过一次全天巡天，HXMT可以达到探测最大差分通量为0.5 mCrab的漫射源的能力。
2016-06-02 astro-ph.IM
Insight-HXMT on-orbit thermal control status and thermal deformation impact analysis
本文分析了慧眼卫星前5年在轨热控数据，评估热变形对望远镜点扩散函数的影响，结果表明温度满足要求且热变形影响可忽略。
2023-11-11 astro-ph.IM
Measurement of the vertical atmospheric density profile from the X-ray Earth occultation of the Crab Nebula with Insight-HXMT
本研究利用Insight-HXMT的低能望远镜观测数据，通过蟹状星云X射线地球掩食，结合贝叶斯分析与MCMC算法反演大气垂直密度剖面，验证了X射线天文卫星用于高层大气探测的可行性。
2022-04-21 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.IM
In-orbit Performance of ME onboard Insight-HXMT in the first 5 years
简介：中能X射线望远镜（ME）是Insight硬X射线调制望远镜（Insight-HXMT）卫星上的准直X射线望远镜。它有1728个Si-PIN像素读出使用54个低噪声专用集成电路（ASIC）。ME覆盖5-30 keV的能量范围，总探测面积为952 cm 2。在任务开始时，ME的典型能量分辨率为3 keV，半高宽（FWHM）为17.8 keV，时间分辨率为255 us。在这项研究中，我们提出了在轨道上的性能ME在其第一个5年的操作。方法：使用机载放射源和天文X射线物体监测ME的性能。ME携带6个用于机载校准的241 Am放射源，可以连续照射校准像素。ME的长期性能演变可以使用校准像素的累积光谱的性质来量化。此外，对蟹状星云和脉冲星的观测被用来检查作为能量函数的探测效率的长期演变。结论：经过5年的运行，仍有742 cm 2的Si-PIN像素正常工作。241 Am发射线的峰位逐渐向高能区移动，意味着ME增益缓慢增加1.43%。对蟹状星云和脉冲星的ME谱的比较表明，E-C关系和再分布矩阵文件对于大多数数据分析工作仍然是可以接受的，并且在探测效率上没有可察觉的变化。
2023-03-01 astro-ph.IM
New method for Earth neutral atmospheric density retrieval based on energy spectrum fitting during occultation with LE/\emph{Insight}-HXMT
本研究提出基于Insight-HXMT卫星X射线掩星能谱拟合反演低热层大气密度的新方法，反演结果低于NRLMSISE-00模型，与既往同类研究定性一致，150-200 km精度随高度升高下降。
2022-03-10 astro-ph.EP astro-ph.IM
A study of raining influence on the environmental radiation background spectra with HXMT/HE
在硬X射线调制望远镜（HXMT）发射之前，进行了多次全面的功能和性能测试。在其中一次测试中，发现18个高能探测器（HED）的计数率曲线在一段时间内一致地增加。进一步研究了计数率与降雨量的相关性，并对增加的净谱进行了分析。分析结果表明，雨水中短寿命的222 Rn衰变产物（214 Pb和214 Bi）是造成HEDs背景辐射谱瞬态变化的主要原因。结果表明，HXMT/HEDs对X/γ射线具有良好的探测灵敏度，探测器标定结果是有效的。
2016-11-25 astro-ph.IM nucl-ex physics.ins-det
The influence of the Insight-HXMT/LE time response on timing analysis
LE是Insight-HXMT的低能量望远镜。它使用扫描电荷器件（SCD）来检测软X射线光子。LE的时间响应由SCD的结构引起。通过理论分析和蒙特卡罗模拟，从功率谱密度、脉冲波形和时间滞后三个方面讨论了LE时间响应对定时分析的影响。在LTR之后，功率谱密度值随频率的增加而单调减小。正弦信号的功率谱密度在频率536 Hz处减少一半。QPO信号的相应频率为458 Hz。QPO的均方根（RMS）具有类似的行为。在LTR之后，QPO信号的中心频率和半峰全宽（FWHM）没有改变。LTR降低了脉冲轮廓的RMS并使脉冲相位偏移。在时域中，LTR仅降低互相关函数的峰值，而不改变峰值位置。因此，它不会影响时间滞后的结果。当考虑从两个仪器获得的时间滞后时，其中一个是LE，预期LTR会导致1.18 ms的滞后。在频域中计算的时滞与在时域中计算的时滞相同。
2020-07-14 astro-ph.IM
In-flight calibration of the Insight-Hard X-ray Modulation Telescope
我们介绍了透视硬X射线调制望远镜（Insight-HXMT）X射线卫星的定标，该卫星可用于明亮X射线源的定时和光谱研究。洞察-HXMT携带三个主要有效载荷：高能X射线望远镜（HE），中能X射线望远镜（ME）和低能X射线望远镜（LE）。在轨道上，利用放射源、活化谱线、荧光谱线和天体源标定有效载荷的能标和能量分辨率。采用蟹状星云作为有效面积定标器，分别构造经验函数对有效面积进行修正。与蟹状星云模型相比，HE的系统误差在28- 120 keV范围内小于2%，在120 keV以上小于2%-10%。在10- 35 keV能量范围内，微电子的系统误差小于1.5%。LE的系统误差在1- 7 keV范围内，除Si K边（1.839 keV，最高可达1.5%）外均小于1%，在7- 10 keV范围内均小于2%。
2020-03-16 astro-ph.IM
Fast On-orbit Pulse Phase Estimation of X-ray Crab Pulsar for XNAV Flight Experiments
针对现有XNAV飞行实验中蟹状星云脉冲星脉冲相位估计计算成本过高的问题，本文提出一种快速在轨估计算法XTITAN，通过推导相位传播模型并迭代估计脉冲相位与卫星状态，在处理NICER和Insight-HXMT数据时分别提速58倍和180倍，具备星载计算潜力。
2022-10-22 astro-ph.IM hep-ex
A linear calibration method on DNL error for energy spectrum
针对硬X射线调制望远镜（HXMT）上低能X射线仪器（LE）的微分非线性误差（DNL），提出了一种与作为测试平台的电子系统无关、仅由模数转换器（ADC）本身确定的标定方法。通过探索这种方法，HXMT-LE飞行模型阶段使用的ADC可以通过非破坏性和低成本的方式单独和独立地进行校准，大大降低了问题的复杂性。结果表明，能谱的性能得到明显改善，噪声得到降低，分辨率得到提高。
2014-04-25 astro-ph.IM physics.ins-det
