ixpeobssim: a Simulation and Analysis Framework for the Imaging X-ray Polarimetry Explorer
ixpeobssim是一个模拟和分析框架，基于Python编程语言和相关的科学生态系统，专为成像X射线偏振探测器（IXPE）开发。给定源模型和望远镜的响应函数，它旨在以FITS格式的事件列表的形式产生逼真的模拟观测，其中包含标准IXPE 2级文件提供的信息的严格超集。ixpeobssim的核心仿真功能由一整套后处理应用程序补充，允许实施复杂的偏振感知分析管道，并促进与X射线社区传统使用的标准可视化和分析工具的互操作。我们强调，尽管该框架的很大一部分是特定于IXPE的，但底层实现的模块化性质使其能够直接适应具有极化功能的不同任务。
2022-09-22 astro-ph.HE astro-ph.IM
In-flight calibration system of Imaging X-ray Polarimetry Explorer
将于2021年发射的NASA/ASI成像X射线偏振探测器将是第一台在2-8 keV能量带对多个天文源进行空间分辨X射线偏振测量的仪器。由于在三个X射线望远镜的焦点处使用了气体像素探测器（GPD），这些测量成为可能。GPD允许同时测量相互作用点、能量、到达时间和探测到的X射线光子的偏振角。因此，40年前利用爱因斯坦卫星实现的成像和光谱学灵敏度的提高将首次扩展到X射线偏振测量。气体倍增探测器的特性随时间而变化。由于GPD是一种新型仪器，因此在其任务寿命期间验证其性能和稳定性尤为重要。为此目的，航天器上有一套滤波器和校准装置，其中包括用于对仪器进行飞行中校准的偏振和非偏振校准源。在这项研究中，我们提出的FCS的飞行模型的设计和使用硅漂移探测器和CCD相机获得的第一次测量，以及在热真空中获得的GPD的飞行单元。我们表明，校准源成功地评估和验证GPD的功能，并验证其在轨道上的科学成果，这提高了我们的知识，这些探测器在X射线偏振测量的行为。
2020-10-27 astro-ph.HE astro-ph.IM
Short timescale imaging polarimetry of geostationary satellite Thor-6: the nature of micro-glints
大型轨道通信卫星星座将成为目前和未来天文观测站的重要噪声源。缓解措施依赖于这些物体的位置和预期亮度的高质量预测模型。光学线性成像偏振仪有望作为一种定量工具，以提高我们对卫星组件反射太阳光的物理学的理解，并通过该工具改进预期亮度的模型。我们提出了第一个同时短时间尺度的线性偏振和光学光度观测的地球同步卫星，使用新的MOPTOP成像偏振计的2米利物浦望远镜。我们的目标，通信卫星托尔-6，在光变曲线中显示出突出的短时间尺度的闪烁状特征，有些短至秒。我们的偏振观测与其中几个微闪烁重叠，并具有解决它们所需的节奏。我们发现，偏振光变曲线是非常平滑的，短时间尺度的闪烁没有看到产生强烈的偏振功能，在我们的观察。我们展示了如何短时间尺度偏振可以进一步限制这些微闪烁的组件的属性。
2022-07-26 astro-ph.EP astro-ph.IM
Imaging Polarimetry of the 2017 Solar Eclipse with the RIT Polarization Imaging Camera
在过去的十年中，基于微偏振器阵列的成像偏振计已经被开发用于地面遥感和计量应用。基于微偏振器的传感器比具有类似光谱响应和快照能力的其他偏振计小得多，机械上更坚固。为了确定这些新的偏振仪在天文应用中的适用性，我们开发了RIT偏振成像相机来研究这些设备的性能，特别注意低信噪比。我们在实验室中通过确定每个像素的相对吞吐量、效率和方向（作为波长的函数）来表征器件性能。使用由此产生的像素响应模型，我们开发了孔径测光和成像偏振观测模式的解调程序。我们发现，使用电流校准，RITPIC能够检测到小于0.3%的偏振信号。为了证明RITPIC校准的稳定性及其极端的便携性，我们在2017年日全食期间在俄勒冈州马德拉斯对日冕进行了成像偏振测量。我们测得的最大偏振度为~ 46%，这与汤姆逊散射日冕预测的最大值吻合得很好。同样，我们发现线偏振的角度与切向方向没有很大的偏差。这些传感器提供的数据收集、校准和分析相对容易，这表明它们可能成为许多天文目标的重要工具。
2019-09-27 astro-ph.IM astro-ph.SR
Active galactic nuclei in the era of the Imaging X-ray Polarimetry Explorer
在大约四年的时间里，美国国家航空航天局（NASA）将发射一个名为成像X射线偏振探测器（IXPE）的小型探测器任务。IXPE是一颗专用于观测来自2-8千电子伏能量范围内明亮天文源的X射线偏振的卫星。使用气体像素探测器（GPD），该任务将首次允许在其头两年的运作中获得约100个源的X射线偏振成像和光谱学。其中包括宇宙中最强大的光源：活动星系核（AGN）。在这篇论文中，我们总结了我们的科学探索，我们的目标是实现在AGN领域使用IXPE，描述的主要发现，这新一代的X射线偏振仪将能够使。在这些发现中，我们期望探测到强引力的无可争议的特征，量化在6.4 keV处观测到的铁K_α线上遥远的冷物质上的散射的数量和重要性。IXPE还将能够探测秒差距尺度活动星系核区域的形态、类星体喷流中的磁场强度和方向，最重要的结果之一是对黑洞的自旋进行独立测量。
2017-08-07 astro-ph.HE astro-ph.IM
Imaging VLBI polarimetry data from Active Galactic Nuclei using the Maximum Entropy Method
绘制活动星系核的相对论喷流需要使用解卷积算法来解释缺失基线间距的影响。CLEAN算法是目前VLBI成像中最常用的算法，适用于偏振数据的成像。最大熵方法（MEM）作为一种替代方法，与CLEAN算法相比具有一些优点，包括更好的空间分辨率和更严格和无偏的反卷积方法。我们已经开发了一个MEM代码适用于VLBI偏振数据去卷积。正在进行蒙特卡罗模拟，调查CLEAN和MEM代码在各种源类型上的性能。实偏振（VLBA）的数据在多个波长也已使用MEM去卷积，和几个由此产生的偏振和法拉第旋转图的介绍和讨论。
2013-10-23 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
Imaging X-ray Polarimetry Explorer
NASA-Marshall Space Flight Center（美国国家航空航天局马歇尔太空飞行中心）；INAF-Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali（意大利国家天体物理研究所空间天体物理学与行星科学研究所）
研究天体物理X射线偏振测量，此前相关测量少。IXPE于2007年提出、2017年获资助，介绍了其有效载荷和航天器设计等情况，为X射线偏振测量提供了高灵敏度成像方案，推动该领域发展。
2026-07-21 astro-ph.HE astro-ph.IM
Solvepol: a reduction pipeline for imaging polarimetry data
我们提出了一个新的，完全自动化的数据管道：Solvepol，旨在减少和分析偏振数据。它已经优化了圣保罗大学天文学、地球物理和大气科学研究所（IAG）的成像数据，方解石Savart棱镜板IAGPOL偏振计。Solvepol也是宽视场光学偏振计的还原管道的基础，该偏振计将执行南方POL，对偏振南方天空的调查。Solvepol是使用交互式数据语言（IDL）编写的，基于我们的旋光组开发的图像简化和分析工具（IRAF）任务pccdpack。我们提出并讨论了减少标准星和其他领域的数据，并将这些结果与IRAF环境中获得的结果进行比较。我们的分析表明，Solvepol，除了是一个完全自动化的管道，产生的结果与减少pccdpack和文献中报道的结果一致。
2016-12-20 astro-ph.IM
Calibration of EFOSC2 broadband linear imaging polarimetry
EFOSC 2（欧洲南方天文台暗天体摄谱仪和相机v2）是ESO新技术望远镜（NTT）的主力仪器之一，也是拉西拉天文台最受欢迎的仪器之一。它安装在Nasmyth焦点上，因此表现出强烈的波长和指向方向依赖性仪器偏振。在本文档中，我们描述了我们校准宽带成像偏振测量模式的努力，并为宽带B、V、R滤波器提供了一个满足大多数用例的校准水平（即偏振校准不确定度约为0.1%）。我们公开了我们的校准代码。这种校准工作可用于提高未来EFOSC 2偏振测量方案的产量，通过大大减少标准恒星观测的数量进行良好的校准。同样，我们的校准模型可以与过去几年采集的后处理数据的存档校准观察相结合，以形成具有大量科学潜力的EFOSC 2遗留档案。
2018-02-06 astro-ph.IM
Towards Optimal Signal Extraction for Imaging X-ray Polarimetry
我们描述了一个最佳的信号提取过程，用于成像X射线偏振测量，使用集成的深度神经网络。用于恢复偏振的初始光电子角度具有遵循冯米塞斯分布的误差。这是复杂的事件转换以外的基准气体体积，其轨道具有很小的偏振灵敏度。我们训练卷积神经网络的深度集合以针对这些事件进行选择，并测量所需气体转化轨道的事件角度和误差。我们展示了如何从每个事件的预期调制幅度给出了最佳的加权，以最大限度地提高信噪比的恢复极化。应用这种加权的极大似然事件分析产生的灵敏度（MDP99）比早期的启发式加权方案提高了约10%，并减轻了需要调整所述加权的源频谱。我们将我们的新技术应用于一系列天体物理光谱，包括复杂的极端例子，并将极化恢复与当前最先进的技术进行比较。
2021-07-17 astro-ph.IM
The FHD Polarized Imaging Pipeline: A New Approach to Widefield Interferometric Polarimetry
我们描述了一个新的偏振成像流水线实现的FHD软件包。该流水线是基于最佳映射成像方法，并执行水平到水平的图像重建在所有偏振模式。我们讨论背后的管道的偏振分析，描述等效表示的偏振光束响应，或琼斯矩阵的形式主义。我们表明，对于天线具有均匀极化对准的阵列，定义一个非正交的仪器极化基础，可以准确和有效地重建图像。最后，我们提出了一种新的校准方法，利用宽场效应进行全极化校准。该分析管道是Byrne等人（2022，MNRAS，510，2011）中Murchison宽场阵列（MWA）数据分析的基础。
2022-05-18 astro-ph.IM
Imaging polarimetry of the Bok globule CB56
博克球状体区域背景星的偏振测量对于研究球状体中的磁场几何和尘埃颗粒特征具有重要意义。这些参数对暗云的形成和演化有重要意义。我们在IUCAA Girawali天文台（IGO）的2米望远镜上用R-滤波器对博克球状体CB 56进行了偏振观测。观测于2011年3月4日和5日进行。分析从仪器（IFOSC）获得的CCD图像，以产生博克球CB 56的偏振图。
2012-06-07 astro-ph.GA astro-ph.IM
X-ray imaging polarimetry with a 2.5-$\mathrmμ$m pixel CMOS sensor for visible light at room temperature
尽管X射线偏振测量在天文学中很重要，但它并没有得到很好的利用。近年来的仪器创新正在改变这一状况。我们专注于一个互补MOS（CMOS）像素探测器与小像素尺寸，并采用它作为一个X射线光电子跟踪偏振计。我们采用的CMOS探测器是由GPixel Inc.开发的，并且具有2.5 $\mathrmμ$ m的像素尺寸$\times$ 2.5 $\mathrmμ$ m。虽然它是为可见光设计的，我们成功地检测X射线光子的能量分辨率为176 eV（FWHM）在5.9 keV在室温和大气条件下。我们通过在日本的同步辐射装置SPring-8的BL 20 B2处照射偏振单色X射线来测量X射线探测效率和偏振灵敏度。在12.4 keV和24.8 keV下，获得了7.63% $\pm$ 0.07%和15.5% $\pm$ 0.4%的调制因子。它表明，该传感器可以用作X射线成像光谱仪和偏振仪具有最高的空间分辨率有史以来测试。
2019-05-31 astro-ph.IM
Smear correction of highly-variable, frame-transfer-CCD images with application to polarimetry
由帧转移CCD检测器的无快门操作产生的图像拖影对于许多成像应用是有害的。用于在数字上去除拖尾的现有算法没有考虑强度水平在连续帧曝光之间显著变化的情况。在这份报告中，我们重新制定的拖尾模型，包括传感器照明的具体变化。在快速成像偏振测量的背景下，相应的去钻污表达式和它的噪声特性也被提出和证明。
2015-06-11 astro-ph.IM physics.ins-det physics.optics
Optical capabilities of the Multichannel Subtractive Double Pass (MSDP) for imaging spectroscopy and polarimetry at the Meudon Solar Tower
本文介绍默东太阳塔MSDP系统在二维成像光谱与偏振观测中的光学能力，可生成瞬时(x,y,λ)数据立方体以研究太阳等离子体动力学和磁场。
2023-12-05 astro-ph.IM astro-ph.SR
Polarization properties of X-ray tubes used for Imaging X-ray Polarimetry Explorer calibration
本研究测量了IXPE定标用X射线管的偏振特性，发现轫致辐射的偏振度取决于加速电子与发射光子的几何关系，且随能量变化的规律与理论预测一致。
2023-07-27 astro-ph.HE astro-ph.IM
A Large-Area Optical Time Projection Chamber for Hard X-ray Polarimetry with Directional Imaging of Low-Energy Electron Recoils
Gran Sasso Science Institute（格兰萨索科学研究所）；INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso（意大利国家核物理研究所大萨索国家实验室）；INFN Laboratori Nazionali di Frascati（意大利国家核物理研究所弗拉斯卡蒂国家实验室）；IAPS - INAF Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali（空间天体物理学和行星学研究所-意大利国家天体物理研究所）
该研究开发了一种用于硬X射线偏振测量的大面积光学时间投影室，通过三重GEM放大和光学读出技术，实现了低能电子方向成像，展示了高灵敏度和高调制因子的光电效应偏振测量能力。
2026-03-06 astro-ph.IM
Tips and Tricks in linear imaging polarimetry of extended sources with FORS2 at the VLT
内容：偏振测量是一种非常强大的工具，可以揭示天体的各种性质，否则这些性质会隐藏在标准成像或光谱观测中。然而，从天文源的低偏振信号的可靠测量需要一个很好的控制虚假仪器偏振引起的光学系统和检测器的各个组件。目的：我们进行了详细的多波长校准研究的FORS 2仪器在VLT操作成像偏振模式（IPOL）的空间仪器偏振，可能会影响扩展源的研究特征。研究方法：我们使用成像偏振测量a）满月期间的高信噪比空白场BVRI观测，当偏振在整个视场中是恒定的并且偏差源于仪器时，以及b）在宽带RI和窄带Hα滤波器中的拥挤星团，其中可以测量每个恒星在整个视场中的单独偏振值。结果如下：我们发现一个仪器的偏振模式，从仪器的光轴径向向外增加，在边缘达到1.4%，这取决于过滤器。我们的结果很好地近似椭圆抛物面下降到小于{ \sim 0.05\%}的精度，和{ \sim 0.02\%}时，使用非解析拟合。我们提出了二维地图，以纠正这种虚假的仪器偏振。我们还给出了一些技巧和技巧来分析扩展源的偏振测量。结论：FORS 2是一个强大的工具，允许映射扩展源的线性偏振。我们提出并讨论了一种方法来测量这样的源的偏振，并纠正在光学系统中引起的空间偏振。该方法可应用于其他双光束偏振计的偏振测量。
2019-12-18 astro-ph.IM
Note concerning a high spectral resolution slicer for imaging spectro-polarimetry with the new generation Multichannel Subtractive Double Pass (MSDP) onboard the future EST telescope
针对未来欧洲太阳望远镜（EST）的成像光谱偏振需求，提出适配MSDP的高光谱分辨率切片器，可结合AO实现高频率光球动力学与磁场观测数据立方体重构。
2023-11-09 astro-ph.IM
A proposal for imaging spectro-polarimetry with a new generation Multichannel Subtractive Double Pass (MSDP) onboard the EST telescope
本研究提出在EST望远镜的可见/红外光谱仪中集成新一代56通道多通道减法双通（MSDP），结合自适应光学与偏振计，实现高时空分辨率的二维视场光谱偏振测量，支持等离子体动力学与磁场研究。
2023-10-09 astro-ph.IM astro-ph.SR
Astronomical Polarimetry with the RIT Polarization Imaging Camera
在过去的十年中，基于微偏振器阵列的成像偏振计已经被开发用于地面遥感和计量应用。基于微偏振器的传感器比具有类似光谱响应和快照能力的其他偏振计小得多，机械上更坚固。为了确定这些新的偏振仪在天文应用中的适用性，我们开发了RIT偏振成像相机来研究这些设备的性能，特别注意低信噪比。我们在实验室中通过确定每个像素的相对吞吐量、效率和方向（作为波长的函数）来表征器件性能。使用由此产生的像素响应模型，我们开发了孔径测光和成像偏振观测模式的解调程序。我们发现，使用当前的校准，RITPIC是能够检测小到$\sim0.3\%$的偏振信号。这些传感器提供的数据收集、校准和分析相对容易，这表明它们可能成为许多天文目标的重要工具。
2018-04-24 astro-ph.IM astro-ph.SR
General History of X-Ray Polarimetry in Astrophysics
本文回顾了天体物理学中X射线偏振测量的发展史，指出早期基于Bragg衍射的技术因灵敏度落后而停滞，而本世纪初基于光电效应的新一代仪器大幅提升了测量能力，促成了Imaging X-Ray Polarimetry Explorer于2021年底成功发射。
2022-09-16 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Visible-Light High-Contrast Imaging and Polarimetry with SCExAO/VAMPIRES
本文介绍了集成于Subaru望远镜SCExAO的VAMPIRES可见光高对比度成像偏振计的重大升级，通过引入qCMOS探测器、日冕仪等新组件显著提升了观测性能，并展示了其在星周盘、亚恒星伴及太阳系天体研究中的强大能力。
2024-10-16 astro-ph.IM
Combining angular differential imaging and accurate polarimetry with SPHERE/IRDIS to characterize young giant exoplanets
年轻的巨大系外行星发出的红外辐射可以被线性偏振到百分之几。这种线性偏振可以追踪：1）大气云和霾层的存在，2）空间结构，例如云带和旋转扁平化，3）自旋轴方向和4）颗粒大小和云顶压力。我们介绍了一种新的高对比度的成像方案，结合角度差分成像（ADI）和精确的近红外偏振来表征自发光的巨型系外行星。我们在VLT/SPHERE-IRDIS上实现了这一技术，并开发了相应的观测策略、偏振校正和数据处理方法。通过结合ADI和偏振测量，我们可以表征行星，可以直接成像具有非常高的信噪比。我们使用IRDIS的光瞳跟踪模式，并结合ADI和主成分分析，以减少斑点噪声。我们利用IRDIS的双光束偏振模式来消除严重限制偏振灵敏度的差分效应（平场误差、差分像差和视宁度），从而进一步抑制斑点噪声。为了纠正仪器的偏振效应，我们应用一个详细的米勒矩阵模型，描述了望远镜和仪器，并具有绝对的偏振精度$\leq0.1\%$。使用这种技术，我们已经观察到HR 8799的行星和（亚恒星）伴星PZ Tel B。不幸的是，我们在第一次分析中没有检测到偏振信号。我们估计初步$1σ$的$\sim1\%$和$\sim0.1\%$的HR 8799和PZ Tel B的行星的线性偏振度的上限。所实现的低于百分之一的灵敏度和准确度表明，我们的技术在通过直接成像偏振测量来表征系外行星方面具有巨大的前景。
2017-10-16 astro-ph.EP astro-ph.IM
X-ray Polarimetry: a new window on the high energy sky
偏振测量被广泛认为是X射线天文学中一种强大的观测技术，有助于提高我们对许多致密物体的发射机制、几何形状和磁场排列的理解。然而，在X射线能量带中缺乏合适的灵敏仪器一直是其在过去三十年中发展的限制因素。到目前为止，偏振测量已经专门与布拉格衍射在45度或康普顿散射在90度和唯一明确的检测X射线偏振已获得的一个最明亮的对象在X射线天空，蟹状星云。直到最近，随着一类新的高灵敏度成像探测器的发展，利用光电发射过程来测量光子偏振的可能性已经成为现实。我们将报告一个基于光电效应的成像X射线偏振计的性能。该设备从精细细分的气体像素探测器成像的光电子的轨迹中获得偏振信息。它有一个很大的灵敏度，即使是中等面积的望远镜，可以同时执行良好的成像，中等光谱和高速率定时。作为真正的2D，它是非色散的，不需要任何旋转。该装置被包括在许多卫星任务提案的科学有效载荷中，这些卫星任务有可能在几年内也在X射线中揭示偏振测量。
2010-04-27 astro-ph.HE astro-ph.IM
Probing solar flare accelerated electron distributions with prospective X-ray polarimetry missions
太阳耀斑的电子加速是一个非常有效的过程，但加速的方法没有很好的约束。两个基本的诊断：电子各向异性（速度角的指导磁场）和高能量截止（最高能量的电子产生的加速条件：机制，空间范围，时间），是重要的数量，可以帮助限制电子加速在太阳，但都是很差的确定。在这里，使用电子和X射线运输模拟，占碰撞和非碰撞运输过程，如湍流散射，和X射线散射，我们表明，X射线偏振可以用来约束加速电子分布的各向异性和最具活力的加速电子在一起。此外，我们表明，未来的任务，例如立方体卫星任务没有成像信息，可以使用这样的模拟一起来确定这些参数。我们的结论是，一个更全面的了解耀斑加速过程将来自任务能够X射线通量和偏振光谱测量在一起。虽然成像偏振是非常需要的，我们证明，光谱偏振仪没有成像也可以提供强有力的约束电子各向异性和高能量截止。
2020-12-18 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
NIRC2-Pol: First Light of Near-Infrared Polarimetry on Keck II
University of California Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）；Department of Physics and Astronomy, University of California Los Angeles（加州大学洛杉矶分校物理与天文学系）；W.M. Keck Observatory（W.M.凯克天文台）；Department of Astronomy, University of California San Diego（加州大学圣地亚哥分校天文学系）；Department of Astronomy, University of California Berkeley（加州大学伯克利分校天文学系）；Colorado State University（科罗拉多州立大学）
该研究介绍了凯克II望远镜新升级的NIRC2-Pol偏振模式，展示其独特能力及首幅AB Aurigae原行星盘的L'波段偏振图像，该图像更清晰呈现原行星盘螺旋臂。
2026-08-26 astro-ph.EP astro-ph.IM
The Lightspeed project: high-speed, ultra-low read noise imaging and polarimetry for the Magellan telescopes
MIT Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院卡弗里天体物理与空间研究所）；MIT Department of Physics（麻省理工学院物理系）；Observatories of the Carnegie Institution of Washington（华盛顿卡内基研究所天文台）；Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian（哈佛-史密松尼天体物理中心）；Department of Physics, Stanford University（斯坦福大学物理系）；Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology, Stanford University（斯坦福大学卡弗里粒子天体物理与宇宙学研究所）；Department of Astronomy, California Institute of Technology（加州理工学院天文学系）；Schmidt Sciences, Astrophysics and Space Center（施密特科学公司天体物理与空间中心）；Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院地球、大气与行星科学系）
光速项目为麦哲伦望远镜设计超高速、超低读出噪声成像仪，基于单光子分辨探测器技术，介绍其光学设计、性能及科学案例，还借鉴了单通道原型proto-Lightspeed的经验，有望带来变革
2026-07-15 astro-ph.IM
SQUIDPOL: Seoul National University QUadruple Imaging Device for POLarimetry
Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI)（韩国天文与空间科学研究院）；Luleå University of Technology（吕勒奥理工大学）；Seoul National University（首尔大学）；Konkuk University（建国大学）
SQUIDPOL是一种低成本多通道偏振成像设备，通过旋转半波片和金属丝网格滤光片实现线偏振测量，具备高精度偏振测量能力和标准滤光片支持。
2026-02-03 astro-ph.IM
Polarization aberrations in next-generation Giant Segmented Mirror Telescopes (GSMTs). II. Influence of segment-to-segment coating variations on high-contrast imaging and polarimetry
本研究使用Poke和HCIPy模拟下一代巨型拼镜面望远镜中镜段间镀层变化引起的偏振像差，发现其对日冕仪性能和偏振成像的退化影响可忽略不计。
2025-01-07 astro-ph.IM
The Instrument of the Imaging X-ray Polarimetry Explorer
自1962年发现第一个非太阳源以来，X射线光谱学、计时和成像技术有了很大的发展，特别是随着Newton/X射线多镜任务、Rossi/X射线计时探测器和Chandra/高级X射线天体物理设施的发射，X射线偏振测量技术的进展一直很小。这部分是由于缺乏灵敏的偏振探测器，部分是由于批准的任务的命运，部分是因为天体X射线源的偏振程度低于预期。到目前为止，只有一个积极的测量结果。事实上，第八轨道太阳天文台在70年代测量了蟹状星云的偏振。微电子技术的出现允许设计基于气体中的光电效应的检测器，在该能量范围内光学器件在聚焦X射线方面是有效的。在此，我们描述了该仪器，这是意大利合作对名为IXPE的SmallExplorer任务的主要贡献，IXPE是成像X射线偏振测量探测器，将于2021年底飞行。该仪器由三个基于该技术的探测器单元和一个探测器服务单元组成。马歇尔太空飞行中心提供的三个反射镜模块将X射线聚焦到探测器上。在下文中，我们将展示技术选择，其科学动机和仪器校准的结果。IXPE将在2-8 keV能量带进行成像、定时和能量分辨偏振测量，从而为几乎所有类别的数十个天体源打开X射线天文学的窗口。
2021-07-31 astro-ph.IM
A Pipeline for the AI-Assisted Analysis of Imaging X-ray Polarimetry Explorer Observations of Black Hole X-ray Binaries and Limits on Their Polarization Variability
Washington University in St. Louis（华盛顿大学圣路易斯分校）；Washington University in St. Louis McDonnell Center for the Space Sciences and Center for Quantum Leaps（华盛顿大学圣路易斯分校麦克唐纳空间科学中心与量子跃迁中心）
本文提出一种结合AI智能体、不可变代码库与知识库的IXPE数据分析流程，将其应用于黑洞X射线双星观测，对比已发表结果并搜索偏振变异性，还讨论了流程性能与改进方向。
2026-10-14 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.data-an
Tackling the Unique Challenges of Low-frequency Solar Polarimetry with the Square Kilometre Array Low Precursor: Pipeline Implementation
日冕的磁场决定了日冕的动力学和结构。然而，测量日冕磁场是极其困难的。长期以来，低频射电辐射的偏振被认为是少数几种有效的中高日冕磁场观测手段之一。然而，这种排放的极端内在可变性，大多数现有仪器（直到最近）捕获它的能力有限，以及所涉及的技术挑战都导致其使用受到严重限制。无线电日冕磁描记术所需的高动态范围分光偏振快照成像能力现在已经触手可及。这是由Murchison Widefield Array（MWA），平方公里阵列（SKA）前体，以及我们的无监督和强大的偏振校准和成像软件管道的数据融合实现的，该软件管道专用于使用射电太阳紧凑阵列自动成像程序（P-AIRCARS）的太阳偏振测量。在这里，我们提出了P-AIRCARS的架构和实现细节。虽然P-AIRCARS的当前实现被调谐到MWA，但算法本身可以容易地适应未来的阵列，例如SKA 1-Low。我们希望并期待P-AIRCARS将通过MWA等仪器实现令人兴奋的新科学，并鼓励在更大的太阳物理学界更广泛地使用无线电成像。
2023-02-06 astro-ph.IM astro-ph.SR
The Imaging X-Ray Polarimetry Explorer (IXPE): Pre-Launch
成像X射线偏振探测器（IXPE）计划于2021年底发射，是NASA与意大利航天局（ASI）合作的小型探测器任务。该任务将打开一个新的调查窗口-成像X射线偏振测量。天文台有3个相同的望远镜，每个望远镜都由一个反射镜模块组件组成，焦点处有一个偏振敏感成像X射线探测器。部署在轨道上的一个可盘绕的吊杆提供了必要的4米焦距。该观测站利用一个三轴稳定的航天器，提供诸如动力、姿态确定和控制、指挥和对地面遥测等服务。在其为期两年的基线任务期间，IXPE将对多种X射线源的样品进行精确的偏振测量，并对选定的目标进行后续观测。
2021-12-21 astro-ph.IM
XPOL-III: a New-Generation VLSI CMOS ASIC for High-Throughput X-ray Polarimetry
虽然PolarLight立方体卫星上的气体像素探测器和成像X射线偏振测量探测器的成功发射和空间运行证明了这类探测器用于天文学X射线偏振测量的可行性和技术可靠性，但显然，目前的技术水平还不足以应付下一代实验的挑战，例如增强型X射线定时和偏振测量任务，其被设计为允许显著更大的数据吞吐量。在本文中，我们描述了一个新的定制，自触发读出ASIC，被称为XPOL-III，专门构思，以解决和克服这些限制的设计和测试。在构建前几代芯片的整体架构的同时，新芯片在几个不同的关键领域比前代芯片有所改进：触发电子器件的灵敏度、读出窗口定义的灵活性以及串行事件读出的最大速度。这些设计上的改进结合在一起，使得每个事件的死时间几乎减少了一个数量级，而探测器的偏振、光谱、成像或计时能力没有可测量的退化，为下一代X射线飞行任务提供了良好的匹配。
2022-10-19 astro-ph.IM
The Telescope Calibration of the Imaging X-ray Polarimetry Explorer
本文介绍了IXPE任务发射前对飞行备用望远镜的校准，证明可由独立组件校准数据合成望远镜校准，无需耗时昂贵的端到端校准。
2025-05-01 astro-ph.IM
PICSARR: high-precision polarimetry using CMOS image sensors
我们已经建立和测试了一个紧凑的，低成本的，但非常高性能的天文偏振计的基础上连续旋转半波片和高速成像探测器。旋光仪适用于孔径小于1米的小型望远镜。该光学系统在从大气紫外截止到~1000 nm的宽波长范围内提供非常高的透射率。探测器的高量子效率、低噪声和高速度使明亮的恒星能够被高精度地观测到，并对扩展源进行偏振成像。我们已经在20厘米和60厘米口径望远镜上测量了该仪器的性能。我们展示了这种仪器可能的科学类型的一些例子。偏振计特别适合于研究恒星和行星偏振的波长依赖性和时间变化性。
2023-01-24 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
XIPE: the X-ray Imaging Polarimetry Explorer
X射线偏振测量有时单独进行，有时与光谱和时间变化测量以及成像相结合，可以研究天体物理学中的大量物理现象。X射线偏振测量法研究加速过程，例如，包括太阳耀斑中典型的磁重联，以及中子星和白矮星的强磁场中的辐射。它探测非对称结构中的散射，如吸积盘和圆柱，以及所谓的分子环面和电离锥。此外，它还可以探测地球上的实验无法获得的重力和磁场强度方面的基本物理。最后，可以测试描述基本相互作用（例如，量子引力和标准模型的扩展）的模型。在本文中，我们描述了X射线成像偏振探测器（XIPE），在2012年6月提出的第一个欧空局要求在2017年发射一个小型任务，但没有选择。XIPE由现有的三个JET-X望远镜中的两个组成，其中两个气体像素探测器（GPD）在焦点处充满了He-DME混合物，另外两个GPD充满了面向太阳的加压Ar-DME。在10E5 s（2 - 10 keV）内，1 mCrab的最小可探测偏振为14%，X10级耀斑的最小可探测偏振为0.6%。在PANTER X射线测试设施（MPE，德国）使用JET-X光学器件测量的半能量宽度为24弧秒。XIPE利用以马林迪为下行链路站的低地赤道轨道和巴西国家空间研究所的飞行任务运行中心。
2013-09-26 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
The space coronagraph optical bench (SCoOB): 3. Mueller matrix polarimetry of a coronagraphic exit pupil
本文在SCoOB高对比度成像测试平台上构建双旋转延迟器偏振计，通过测量穆勒矩阵直接表征日冕仪出射光瞳中的偏振像差，揭示偏振如何耦合到高对比度成像残差中。
2024-06-28 astro-ph.IM
Optical polarimetry: Methods, Instruments and Calibration Techniques
在本章中，我们简要总结了现代天文旋光测量中使用的方法、仪器和校准技术。我们描述了各种偏振器件和探测器用于光学宽带，成像和光谱偏振测量的性能，并讨论了它们的优点和缺点。强调了对原始偏振数据进行适当校准的必要性，并考虑了仪器偏振的确定和扣除方法。我们还介绍了几个利用DiPol-2偏振计高精度测量黑洞X射线双星和大质量双星光学偏振的实例，这使我们能够限制黑洞X射线双星的光学发射源，并测量大质量双星的轨道参数。
2019-08-27 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
Metasurface-Enabled Astronomical Polarimetry
本文提出首个由超表面偏振分析光栅驱动的太阳成像超表面偏振仪SIMPol，在460.7 nm附近实现快照成像偏振测量，并成功观测到Fe I和Sr I谱线的塞曼偏振特征，验证了超表面光学在天文仪器中的实际应用价值。
2025-06-06 astro-ph.IM physics.optics
Speckle Suppression Through Dual Imaging Polarimetry, and a Ground-Based Image of the HR 4796A Circumstellar Disk
我们展示了一个双成像偏振仪的多功能性，与Lyot日冕仪和自适应光学一起工作，以抑制高度静态的斑点噪声模式-最大的障碍，以地面为基础的直接成像的行星和磁盘附近的恒星。使用双差分技术与偏振数据，我们量化的散斑抑制的水平，从而提高灵敏度，通过将一个合奏的人工微弱的同伴到真实的数据，与给定的总亮度和偏振。对于高度偏振的源在0.5弧秒内，我们表明，我们实现了3至4个幅度更大的灵敏度，通过偏振散斑抑制比简单地使用电晕耦合到高阶自适应光学系统。我们在3.63米AEOS望远镜上用这种偏振计和经典的Lyot日冕仪，在H波段获得了HR 4796 A星周围76 AU直径的星周碎片盘的6.5 σ探测。我们的数据代表了HR 4796 A碎片盘的第一个明确的，地基的，近红外偏振图像，并清楚地显示了两个外盘的，明显的哈勃空间望远镜NICMOS/STIS成像。我们推导出一个下限的分数线偏振的29%所造成的尘埃颗粒在磁盘上。此外，我们还拟合了光学薄盘的简单形态模型，使尘埃盘的尺度高度限制在2.5{+5.0}-1.3} AU，散射不对称参数g=0.20^{+0.07}-10}。这些数值与一些证据一致，这些证据表明HR 4796 A盘主要由微米大小的尘埃组成，并且确实是典型的从赫比格Ae星周围的盘过渡到与织女星相关的盘。
2009-06-25 astro-ph.IM
Stokes imaging polarimetry using image restoration: A calibration strategy for Fabry-Pérot based instruments
上下文：在太阳观测中，图像恢复和基于法布里-珀罗干涉仪（FPI）的仪器的组合导致特定的校准问题。FPI通常显示视场上的变化，而在图像恢复过程中，像素空间和图像空间之间的1对1关系丢失，因此使对这种变化的任何校正复杂化。目的：我们开发了一种数据简化方法，考虑到这些问题，并尽量减少由此产生的错误。方法：通过考虑望远镜的Mueller矩阵的时间变化，并使用单独的校准数据优化的波前传感在MOMFBD图像恢复过程中，并为最终的反卷积的数据，我们已经删除了大部分的校准工件从所得的数据。结果：使用这种方法来减少全斯托克斯数据从CRISP在SST，我们发现，它大大减少了仪器和图像恢复造成的空腔误差，反射率的变化，和偏振依赖性的平场的文物。结果允许有用的科学解释。使用Nicole反演代码对来自$δ$太阳黑子AR 11029的恢复数据进行反演，发现本影的盘中心侧附近有强烈的下行流（~10 km/s）。结论：结合基于FPI的仪器使用图像恢复会导致校准复杂化，并对可以实现的准确度产生固有限制。我们发现，对于CRISP，所产生的误差可以保持在偏振精度~10^-3以下。然而，旨在更高的偏振和高光谱精度的类似仪器将需要考虑这些问题。关键词：技术：图像处理，偏振，成像光谱学，太阳：表面磁性，太阳黑子，活动
2011-08-12 astro-ph.IM astro-ph.SR
Scientific Validation of the SPARC4 Pipeline: Multi-band Imaging, Polarimetry, and Photometric Time Series for Improved Characterization of Transiting Exoplanets
Laboratório Nacional de Astrofísica（国家天体物理实验室）；Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais（国家空间研究所）；Centro Federal de Educação Tecnológica Celso Suckow da Fonseca（塞尔索·苏科瓦·达丰塞卡联邦技术教育中心）
本文通过多波段成像和偏振度数据验证SPARC4管线，展示其在处理系外行星凌星观测中的高精度光度和偏振度时间序列，提升对行星轨道和物理参数的表征精度。
2026-04-07 astro-ph.EP astro-ph.IM
Tackling the Unique Challenges of Low-frequency Solar Polarimetry with the Square Kilometre Array Low Precursor: The Algorithm
众所周知，日冕磁场是定义日冕物理和空间天气的关键参数之一。然而，测量全球日冕磁场仍然具有挑战性。日冕射电辐射的偏振特性对日冕磁场敏感。虽然它们可以被证明是日冕和日光层磁场的有用探测器，但它们的使用受到技术和算法挑战的限制。我们提出了一个强大的算法，精确的偏振校准和成像的低射频太阳观测，并证明它的数据从默奇森宽场阵列，平方公里阵列（SKA）的前身。该算法基于测量方程框架，该框架构成了所有现代无线电干涉校准和成像的基础。它提供了高动态范围和保真度的全斯托克斯太阳射电图像与仪器偏振泄漏$<1\%$，与一般的天文射电成像，并代表了国家的最先进的。开放这个有益的，但尚未探索，相空间将使多个新的科学调查，并提供相当大的发现潜力。例子包括探测来自热日冕发射的低水平圆偏振，以估计大规模的静止日冕场;探测来自日冕物质抛射的微弱回旋同步辐射的偏振，以可靠地估计等离子体参数;以及探测这些频率下的首次线性偏振。这种方法是在考虑SKA的情况下开发的，它将开启一个在低射频下进行高保真分光偏振快照太阳成像的新时代。
2022-06-30 astro-ph.IM astro-ph.SR
Unlocking the Future of X-Ray Polarimetry with IXPE: Lessons Learned and Next Steps
INAF-IAPS（意大利国家天体物理研究所-空间天体物理研究所）；INFN-OAC（意大利国家核物理研究所-奥利亚斯特拉学院）
IXPE任务通过克服早期开发中的挑战，延长至2028年，并为下一代X射线偏振测量任务提供了设计经验。
2026-01-02 astro-ph.IM
Hard X-ray polarimetry with Caliste, a high performance CdTe based imaging spectrometer
自60年代对软伽马射线天空的初步探索以来，高能天体源主要通过成像、光谱和定时分析来表征。尽管这一领域取得了巨大的进展，但中子星和黑洞等辐射源的辐射机制仍不清楚。辐射的偏振态是一个观测参数，它带来了关于物理过程的关键附加信息。这就是为什么下一代空间任务的大多数项目覆盖数十keV到MeV区域需要偏振测量能力的原因。实现这种能力的一个关键因素是一个探测器系统，它允许识别和表征康普顿相互作用，因为它们是主要的过程。CEA研制的硬X射线成像光谱仪模块就是这样一种探测器。在本文中，我们提出了两种类型的Caliste-256模块，一个基于CdTe晶体，另一个在CdZnTe晶体，这已暴露于线偏振光束在欧洲同步辐射设施的实验结果。这些结果，在200-300千电子伏，得到证明他们的能力，给一个准确的测定入射光束的偏振参数（偏振角和分数）。将选择应用于我们的数据集，相当于在检测器平面中选择90度康普顿散射相互作用，我们发现调制因子Q为0.78。偏振角和分数推导出约1度和5%的精度。当基本上根本不对数据进行选择时，调制因子保持大于0.4。这些结果证明，Caliste-256模块的性能使它们成为具有偏振测量能力的探测器的优秀候选者，特别是用于未来的空间任务。
2015-05-05 astro-ph.IM hep-ex
Imaging the LkCa 15 system in polarimetry and total intensity without self-subtraction artefacts
European Southern Observatory（欧洲南方天文台）；Indian Institute of Astrophysics（印度天体物理研究所）；Pondicherry University（本地治里大学）；University of Potsdam（波茨坦大学）；University of Galway（高威大学）；The University of Tokyo（东京大学）
利用星跳法成像与相函数诊断，研究LkCa 15系统尘埃颗粒性质，发现内盘无新行星伴星，但对200天文单位外的上界质量限制为1.5 MJ。
2025-12-20 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
The imaging properties of the Gas Pixel Detector as a focal plane polarimeter
X射线特别适合探测极端物体的物理特性。然而，尽管X射线天文学在成像，光谱学和计时方面取得了巨大的进步，但偏振测量仍然在很大程度上未被探索。我们提出了光电偏振仪气体像素探测器（GPD）作为仪器候选人，以填补超过三十年的缺乏测量的空白。GPD在望远镜的焦点上，将增加几个数量级的灵敏度。此外，由于它可以测量每个单个光子的能量、位置、到达时间和偏振角，因此允许对从光谱、光变曲线或源图像中挑选出的数据子集进行偏振测量。GPD具有固有的非常精细的成像能力，在这项工作中，我们报告了2012年在Garching（德国）马克斯普朗克研究所PANTER X射线测试设施进行的校准活动，其中，我们首次将其耦合到焦距为3.5 m的JET-X光学模块，在4.5 keV下的角分辨率为18 arcsec。这种配置是在2012年提出的X射线成像偏振探测器（XIPE）上，以响应欧空局对小型任务的呼吁。作为XIPE配置的案例研究，我们导出了脉冲星风星云和超新星遗迹等扩展源的成像和偏振性能，还讨论了通过将探测器与先进光学器件耦合可能的改进，具有更精细的角分辨率和更大的有效面积，以更详细地研究扩展对象。
2014-03-27 astro-ph.IM
Analysis of Polarimetry Data with Angular Uncertainties
对于基于轨道的偏振计，例如成像X射线偏振测量探测器（IXPE），对偏振的灵敏度取决于调制因子，调制因子是能量的强函数。在以前的工作中，开发了一种可能性方法，将占这种变化，以估计最小可检测的偏振（MDP）。这种方法基本上要求精确地知道各个事件的位置角。然而，在另一项工作中，研究表明，使用机器学习方法测量事件轨迹可能会产生轨迹角度的不确定性，这些不确定性可以用于分析。这里，极大似然方法被用作以一般方式修正MDP的估计的基础，该一般方式可以包括事件轨迹位置角中的不确定性。所得到的MDP仅取决于输入数据中存在的轨迹角不确定性的分布。由于IXPE探测器的物理特性，可以推导出这些角度不确定性与能量相关调制函数之间的简单关系，作为该过程中的一个步骤。
2021-07-22 astro-ph.IM
Imaging reconstruction method on X-ray data of CMOS polarimeter combined with coded aperture
本文提出基于期望最大化算法的成像重建方法，用于Si CMOS传感器结合编码孔径的硬X射线偏振仪，实验证明其重建精度优于平衡相关法，背景噪声降至17%，提升了立方星硬X射线成像偏振测量的可行性。
2024-07-07 astro-ph.IM physics.ins-det
Measurement of the position resolution of the Gas Pixel Detector
气体像素探测器是作为天体源X射线偏振测量的焦平面仪器而设计和建造的，这是X射线天文学最后一个未探索的子课题。它承诺进行详细和敏感的测量，解决扩展源和检测在拥挤的领域在良好的角分辨率的望远镜焦点微弱的源偏振。它的偏振和光谱能力已经在早期的作品中进行了研究。在这里，我们调查的第一次，实验室测量和蒙特卡罗模拟，其成像特性，以确认其独特的能力，在未来的X射线任务进行成像光谱偏振。
2012-08-30 astro-ph.IM physics.ins-det
