Development of frequency domain multiplexing for the X-ray Integral Field Unit (X-IFU) on the Athena
我们正在开发的频域多路复用（FDM）读出的过渡边缘传感器（TES）微量热计的X射线积分场单元（X-IFU）的仪器上的未来欧洲X射线天文台雅典娜。X-IFU仪器由具有高量子效率（$>$ 90 \%）和光谱分辨率$ΔE$ =2.5 eV $@$ 7 keV（$E/ΔE\sim$ 2800）的$\sim$ 3840 TES阵列组成。FDM目前是X-IFU仪器的基线读出系统。利用SRON公司研制的高品质因数LC滤波器和室温电子学器件以及VTT公司提供的低噪声两级SQUID放大器，我们最近在具有Au/Bi吸收体的Mo/Au TES量热计的FDM读出中展示了良好的性能。一个集成的噪声等效功率分辨率约为2.0 eV，在1.7 MHz已被证明与一个新的TES阵列从美国宇航局/戈达德（GSFC-A2）的像素。在1.7 MHz的交流偏置频率下，单像素读出的X射线能量分辨率为$\sim$ 2.5 eV。我们还首次证明了X射线能量分辨率约3.0 eV的6像素FDM读出与TES阵列（GSFC-A1）。在本文中，我们报告的单像素的性能，这些微热计MHz的交流偏置下，这些像素的性能下FDM的进一步结果。
2016-11-03 astro-ph.IM
The Demonstration Model of the ATHENA X-IFU Cryogenic AntiCoincidence Detector
ATHENA X-IFU的低温反符合探测器（CryoAC）旨在减少仪器的粒子背景，并实现任务科学目标。这是一个4像素的硅微量热仪感测的Ir/Au TES网络。我们已经开发了CryoAC演示模型，这是一个旨在探索探测器关键技术的原型，即具有1平方厘米有效面积的悬浮吸收体; 20 keV的低能量阈值;以及连接到50 mK热浴的操作，功耗小于40 nW。在此，我们报告了对第一个CryoAC DM样品（即AC-S10原型）进行的测试，结果表明其完全符合要求。
2019-12-13 astro-ph.IM physics.ins-det
The end-to-end simulator of the ATHENA X-IFU Cryogenic AntiCoincidence detector (CryoAC)
本文介绍用于ATHENA X-IFU CryoAC的端到端模拟器，整合Geant4粒子本底、TES电热、SQUID FLL与触发算法，以支持设计评估和新基线配置确定。
2024-07-19 astro-ph.IM
Updates on the background estimates for the X-IFU instrument onboard of the ATHENA mission
ATHENA预计将于2028年向L2轨道发射，涉及“炽热和充满活力的宇宙”这一科学主题，将一台高性能X射线望远镜与两台互补的焦平面仪器相结合。其中之一，X射线积分场单元（X-IFU）是一个基于TES的千像素阵列，在5 arcmin FoV范围内提供空间分辨的高分辨率光谱（6 keV时为2.5 eV）。这类探测器的背景由几个部分组成：漫射宇宙X射线背景，由反射镜聚焦并从视场内到达探测器的低能粒子（<~100 keV），以及穿过航天器并从各个方向到达焦平面的高能粒子（>~100 MeV）。这些组件中的每一个都在研究中，以减少它们对乐器性能的影响。这项任务特别具有挑战性，因为缺乏关于L2中X射线探测器背景的数据，这种轨道中预期的粒子环境的不确定性，以及蒙特卡罗背景计算中使用的模型的可靠性。因此，该小组所处理的活动范围很广，从重新分析以前的飞行任务，如XMM-牛顿的数据，到通过对地球磁尾卫星上的粒子监测器进行数据分析来确定L2环境的特征，到确定太阳事件及其发生的特征，以及验证蒙特卡罗模拟所涉及的物理模型。所有这些活动将允许开发一套可靠的模拟来预测，分析和找到有效的解决方案，以减少X-IFU所经历的粒子背景，最终满足实现ATHENA科学的科学要求。虽然这些活动仍在进行中，但我们在此介绍小组已经取得的一些初步成果。
2017-04-27 astro-ph.IM
ATHENA X-IFU Demonstration Model: First joint operation of the main TES Array and its Cryogenic AntiCoincidence Detector (CryoAC)
X-IFU是未来ATHENA X射线天文台上的低温光谱仪。它是基于一个大阵列的TES微量热计，它与一个低温反巧合探测器（CryoAC）相结合。这对于降低粒子本底水平从而实现部分飞行任务科学目标是必要的。在这里，我们介绍了在FDM设置中执行的X-IFU TES阵列和CryoAC演示模型的首次联合测试。我们证明了正确操作两个探测器是可能的，并且初步演示了通过同时探测宇宙μ子实现的系统的反符合能力。
2022-06-30 astro-ph.IM physics.ins-det
The Cryogenic AntiCoincidence detector for ATHENA X-IFU: improvement of the test setup towards the Demonstration Model
ATHENA X-IFU开发计划预计将构建和表征仪器演示模型（DM），以便在任务采用之前探索系统关键技术。在这方面，我们现在正在开发X-IFU低温反符合探测器（CryoAC）的DM，它将被交付给焦平面组件（FPA）开发团队，以便与TES阵列集成。在交付之前，我们将在INAF/IAPS的CryoLab中对CryoAC DM进行表征和测试。在本文中，我们报告的活动，以改善我们的低温测试设置，使其适合DM集成的主要结果。这些活动主要包括机械装置和低温磁屏蔽系统的开发，其有效性已通过有限元模拟和温测量进行了评估。通过最后一个CryoAC单像素原型AC-S8 pre-DM样品进行了初步性能测试。
2018-07-23 astro-ph.IM physics.ins-det
A test platform for the detection and readout chain for the Athena X-IFU
我们为Athena X-IFU检测链提供了一个测试平台，该平台将作为X-IFU代表性端到端检测和读出链的首次演示，使用未来飞行电子设备和当前可用子系统的原型。这个测试台，安置在一个商业两阶段的ADR低温恒温器，包括一个焦平面阵列放置在50 mK的ADR冷阶段与过渡边缘传感器微量热光谱仪和相关的冷读出电子千像素阵列。X-IFU的原型室温电子设备提供读数，并将随着时间的推移而发展，以更能代表X-IFU任务基线。该测试台产生了关于子系统设计和接口的关键反馈，特别是温读出电子设备，并将提供一个内部检测系统，用于继续测试和开发温读出电子设备以及验证X射线校准源。在本文中，我们描述了测试台的子系统和设计，低温恒温器的特性，以及该项目的现状。
2021-07-07 astro-ph.IM physics.ins-det
Optimising the multiplex factor of the frequency domain multiplexed readout of the TES-based microcalorimeter imaging array for the X-IFU instrument on the Athena Xray observatory
雅典娜是一个空间X射线天文台，旨在探索炽热和充满活力的宇宙。雅典娜上的科学仪器之一将是X射线集成场单元（X-IFU），这是一种低温X射线光谱仪，基于在100 mK温度下工作的过渡边缘传感器（TES）的大型低温成像阵列微热计。成像阵列由3800个像素组成，提供2.5 eV的光谱分辨率，并覆盖直径为5弧分的视场。多路复用读出的低温微量热计阵列是必不可少的，以符合冷却功率和复杂性的限制，对航天器。为此目的，正在开发用于读出基于TES的探测器的频域多路复用，不仅用于X-IFU探测器阵列，而且用于日本SPICA天文台Safari仪器的基于TES的测辐射热计阵列。本文讨论的设计考虑，适用于优化的多重因素的边界条件内设置的航天器。更具体地说，科学要求，如像素动态范围，像素速度和串扰，和航天器的要求，如功耗预算，可用带宽和电磁兼容性之间的相互作用将被讨论。
2016-11-16 astro-ph.IM physics.ins-det
Development of the superconducting detectors and read-out for the X-IFU instrument on board of the X-ray observatory Athena
高能天体物理学高级望远镜（雅典娜）已被欧空局选为其第二个大型飞行任务。未来的欧洲X射线观测站将研究炽热和充满活力的宇宙，预计将于2028年发射。基于超导过渡边缘传感器（TES）的微量热计是雅典娜星上X射线积分场单元（X-IFU）探测器阵列的首选技术。X-IFU是在软X射线波段（0.3 - 12 keV）工作的2-D成像积分场光谱仪。该探测器由3840个耦合到X射线吸收器的TES阵列组成，并使用基于超导量子干涉器件（SQUID）的频域复用（FDM）在MHz带宽中读出。所提出的设计要求具有高填充因子，高量子效率，相对较高的计数率能力和在5.9 keV的能量分辨率为2.5 eV的设备。本文将回顾基于TES的微量热计的基本原理和物理，并介绍FDM读出的最新技术。
2016-04-03 astro-ph.IM cond-mat.supr-con physics.ins-det
Toward the full test of the nuMSM sterile neutrino dark matter model with Athena
我们讨论了雅典娜X射线望远镜的潜力，特别是其X射线积分场单元（X-IFU），用于检测质量在千电子伏范围内的轻质衰减暗物质的信号。我们表明，高能量分辨率和大收集面积的X-IFU将提供一个灵敏度的改善，这将是足够的中微子最小扩展的标准模型（nuMSM）的全面测试。利用X-IFU在矮球状星系光谱中寻找暗物质不育中微子衰变产生的窄谱线，将探索最轻的nuMSM不育中微子的全允许范围质量和混合角，从而找到暗物质信号或排除nuMSM模型。
2016-03-12 astro-ph.HE astro-ph.IM
The first cut is the cheapest: optimizing Athena/X-IFU-like TES detectors resolution by filter truncation
本研究提出0-padding算法，通过截断经典最优滤波器降低计算成本，在真实数据与模拟中验证其能保持TES探测器高能量分辨率，对星载处理高效。
2024-03-25 astro-ph.IM
Measuring turbulence and gas motions in galaxy clusters via synthetic Athena X-IFU observations
雅典娜望远镜上的X射线积分场装置将通过分别通过发射线的质心移动和加宽观测气体速度$v$和速度色散$w$，提供对团内介质运动学的前所未有的观测。要提高数据质量和数量，就必须评估与这种新的数据分析有关的系统性，即偏差、统计误差和系统误差，以及不同测量数量之间可能存在的相关性。我们开发了一种端到端X-IFU模拟器，该模拟器模拟使用SIXTE获得的一组模拟事件列表上的完整X射线光谱拟合分析。我们已经将其应用到三个流体动力学模拟的后发座状集群，包括注入湍流。这使我们能够评估的能力，X-IFU映射五个物理量的集群核心：排放量，温度，金属丰度，速度和速度分散。最后，从我们的测量地图开始，我们计算了二维结构函数（SF）的排放测量波动，$v$和$w$，并将它们与直接从模拟得到的。各参量与输入投影值相吻合，无偏差，除速度频散误差达15%左右外，系统误差均小于5%。此外，所有的测量证明是统计独立的，表明拟合方法的鲁棒性。最重要的是，我们恢复的斜率的SF在惯性制度具有很好的精度，但我们观察到一个系统的过度规范化的SF $_v$和SF $_w$归因于简单的假设均匀和（双）高斯测量误差。我们的工作突出了Athena X-IFU在探测ICM的热力学和运动学特性方面的出色能力。（节略）
2018-07-18 astro-ph.CO astro-ph.IM
Thermal simulations of temperature excursions on the Athena X-IFU detector wafer from impacts by cosmic rays
我们提出了一个热模型的设计和实施，在COMSOL开发，旨在探测所产生的现实率和能量的宇宙射线在L2的雅典娜X-IFU探测器晶片的晶圆级的热响应。晶片热模型是四层2D模型，其中2层表示组成材料（Si体和Si $_{3}$ N $_{4}$膜），并且2层表示Au金属化层的声子和电子温度。我们的基础上的X-IFU探测器晶片的当前规格的模拟几何形状，并模拟宇宙射线的影响，使用一个简单的功率注入到硅体。我们在仪器最中心的TES检测器处测量温度。通过探测系统的响应和脉冲特性作为热输入能量和位置的函数，我们在Python中重建宇宙射线脉冲。通过利用该代码，以及为X-IFU生成的GEANT 4模拟结果，我们生成了中央TES所看到的温度的真实时间顺序数据（TOD），我们使用该数据来模拟该晶圆上类似空间条件下仪器能量分辨率的退化。我们发现一个退化的能量分辨率为7 keV的X射线的$\approx$ 0.04 eV。通过修改晶片参数和比较模拟的TOD，这项研究是一个有价值的工具，探测器看到的热背景上的设计变化。
2020-01-31 astro-ph.HE astro-ph.IM
The Cryogenic Anticoincidence Detector for ATHENA X-IFU: Preliminary test of AC-S9 towards the Demonstration Model
我们的团队正在开发ATHENA X射线积分场单元（X-IFU）的低温反符合探测器（CryoAC）。它是一个基于TES的4像素探测器，将放置在主TES阵列探测器下方不到1 mm处。我们现在正在生产CryoAC演示模型（DM）：一个能够探测探测器关键技术的单像素原型，即在50 mK热浴下的操作，20 keV的阈值能量以及悬浮吸收体和热浴之间热导的再现性。该探测器将在INAF/IAPS的低温装置中进行集成和测试，然后交付给SRON以集成到X-IFU焦平面组件（FPA）DM中。在本文中，我们报告的CryoAC DM开发的状态，显示与最后开发的原型，即AC-S9获得的主要结果。这是一个类似DM的样品，我们在进行最终蚀刻工艺以悬浮硅吸收体之前对其进行了初步集成和测试。结果是有希望的DM，因为尽管由于没有最终的蚀刻（高的热容量，高的热导率，部分TES表面覆盖）的限制，我们已经能够操作的检测器TB = 50 mK和检测6 keV的光子，从而具有低的能量阈值完全符合我们的要求（20 keV）。
2018-07-11 astro-ph.IM physics.ins-det
Detection capabilities of the Athena X-IFU for the warm-hot intergalactic medium using gamma-ray burst X-ray afterglows
在低红移时，观测到的重子密度远远低于预测的重子总数。宇宙学模拟表明，这些重子存在于被称为温热星系际介质（WHIM）的无定形气体结构中。由于这些灯丝的高温，物质被高度电离，从而吸收并发射远紫外和软X射线光子。雅典娜是拟议中的欧洲空间局X射线天文台，其目的是通过活动星系核的吸收和伽马射线暴余辉光谱，探测WHIM中“失踪”的重子，直至$z=1$的红移，从而能够研究宇宙这些大尺度结构的演变。本文利用SIXTE（SIMulationofX射线Telescopes）框架模拟了GRB X射线余辉谱中的WHIM灯丝。我们调查的可行性，他们的检测与X-IFU仪器，通过O VII（$E=573$ eV）和O VIII（$E=674$ eV）的吸收功能，为一系列的等效宽度印到GRB余辉光谱观察到的起始通量范围之间的$10^{-12}$和$10^{-10}$ erg cm $^{-2}$ s $^{-1}$，在0.3-10千电子伏的能带。用盲线搜索法对X-IFU谱进行分析表明，Athena能探测到具有EW $_\mathrm{O VII} > 0.13$ eV和EW $_\mathrm{O VIII} > 0.09$ eV的O VII-O VIII吸收对，余辉具有$F>2 \times 10^{-11}$ erg cm $^{-2}$ s $^{-1}$。这使得在四年飞行任务寿命期间能够探测到$\appr…
2020-07-20 astro-ph.HE astro-ph.IM
The defocused observations of bright sources with Athena/X-IFU
X射线积分场单元（X-IFU）是欧空局雅典娜X射线天文台的高分辨率X射线光谱仪。它将提供0.2-12 keV波段的X射线数据，其光谱分辨率为2.5 eV至7 keV。在观察非常明亮的X射线源期间，X-IFU探测器将接收到高光子率。X-IFU的计数率能力将通过使用散焦选项得到提高，这将使观测通量高达$\simeq 1$ Crab的极亮光源成为可能。在散焦模式下，望远镜的点扩散函数（PSF）将分布在大量像素上。在这种情况下，每个像素接收总通量的一小部分。由于PSF的能量依赖性，如果不正确分析，该模式将生成随计数率增加的能量依赖性伪影。为了解释像素中脉冲分离导致的能量分辨率降低，将定义分级方案（此处为四个等级），以影响对每个事件的适当能量响应。这将产生选择效应，阻止对所有事件使用标称辅助响应文件（ARF）。我们提出了一种新的方法重建的光谱进行观测与PSF的能量的函数而变化。我们应用我们的方法的情况下，在离焦观测的X-IFU光谱。我们使用端到端SIXTE模拟器对散焦X-IFU观察结果进行建模。然后，我们估计新的ARF为每个等级通过计算有效面积在每个像素的水平。我们的方法使我们能够成功地重建光谱的亮源时，在散焦模式，没有任何偏见。最后，我们将讨论如何与我们的知识的PSF作为能量的函数的各种来源的不确定性影响我们的结果。
2022-05-02 astro-ph.HE astro-ph.IM
Development of TES-based detectors array for the X-ray Integral Field Unit (X-IFU) on the future x-ray observatory ATHENA
我们正在为未来欧洲X射线天文台雅典娜的X射线积分场单元（XIFU）开发基于过渡边缘传感器（TES）的微量热计。微量热计是基于TiAu TES耦合到250μm平方，AuBi吸收剂。我们设计并制造了在吸收体和TES之间具有不同接触几何形状以优化检测器性能并且具有不同布线拓扑结构以减轻自磁场的装置。该设计是定制的，以优化频域复用下的性能。在本文中，我们审查的主要设计特点的像素阵列，我们报告的性能的18个通道，2- 5 MHz频域复用器，将被用来表征探测器阵列。
2016-04-02 astro-ph.IM cond-mat.supr-con physics.ins-det
The TES-based Cryogenic AntiCoincidence Detector (CryoAC) of ATHENA X-IFU: a large area silicon microcalorimeter for background particles detection
本文介绍ATHENA X-IFU的CryoAC单像素原型测试，通过放射源校准及与旧原型符合测量，验证低能响应并区分实验室背景中的宇宙μ子与次级粒子信号。
2024-01-19 astro-ph.IM physics.ins-det
Review of the particle background of the Athena X-IFU instrument
X射线观测受到背景的限制，这是由于源的固有模糊性或扩散性质。未来的雅典娜X射线天文台的目标之一是描述这些来源的特征。我们的目标是在雅典娜微量热仪的粒子诱导的背景下，在其低（软质子）和高（GCR）能量诱导的组件，以评估仪器的能力，以表征背景为主的来源，如星系团的郊区。我们比较两种辐射环境，即L1和L2拉格朗日点，并推导出对后者的迹象。我们用蒙特卡罗模拟方法估算了X-IFU微量热计上的粒子诱导本底能级，并对降低粒子诱导本底能级所采取的各种措施进行了比较。关于GCR诱导成分，本底水平符合任务要求。关于软质子部分，分析并没有预测L1和L2轨道的背景有很大的不同。然而，由于缺乏有关L2环境的数据，它的特征非常弱，因此我们建议不要选择它作为X射线任务的轨道。然后，我们使用这些背景水平来模拟观察一个典型的星系团从其中心到1.2 R200探测仪器的表征能力到郊区。我们发现，如果没有任何背景减少，它是不可能的集群在外部区域的特性。我们还发现，在太阳活动最大期间进行的观测与太阳活动最小条件相比，没有任何改善。
2021-01-07 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
The Cryogenic AntiCoincidence detector for ATHENA X-IFU: assessing the role of the athermal phonons collectors in the AC-S8 prototype
ATHENA X射线天文台是欧空局2015-2025年宇宙愿景科学方案中的第二个大型飞行任务。两种机载仪器之一是X-IFU，这是一种基于大型TES微量热仪阵列的成像光谱仪。为了减少粒子诱导的背景，光谱仪与低温反符合探测器（CryoAC）结合使用，放置在TES阵列下方不到1 mm处。最后的CryoAC单像素原型，即AC-S7和AC-S8，基于由65个并联的铱TES感测的大面积（1平方厘米）硅吸收体。采用这种设计可以提高非热声子的响应，并将其用作快速反符合标记。后一个样品还具有直接连接到TES的铝指网络，旨在进一步提高无热气流收集效率。在本文中，我们将报告使用AC-S8获得的主要结果，表明附加的指状物网络能够增加从脉冲的无热部分收集的能量（从AC-S7的6%增加到AC-S8的26%）。此外，指状设计能够防止准粒子在铝中复合，确保快速脉冲上升前沿（L/R限制）。在我们的路线图中，AC-S8原型是开发CryoAC演示模型（DM）之前的最后一步，该模型将是能够演示CryoAC开发计划中预期的关键技术的探测器。
2018-07-23 astro-ph.IM physics.ins-det
The Athena X-ray Integral Field Unit (X-IFU)
高能天体物理学高级望远镜（雅典娜）上的X射线积分场单元（X-IFU）将提供0.2至12 keV的空间分辨高分辨率X射线光谱，在5弧分等效直径的视场内具有5弧秒像素，光谱分辨率为2.5 eV至7 keV。在本文中，我们首先回顾了雅典娜的核心科学目标，驱动X-IFU的主要性能参数，即光谱分辨率，视场，有效面积，计数率能力，仪器背景。我们还说明了一些天文台的科学目标的X-IFU的突破潜力。然后，我们简要描述了在2016年5月完成的任务整合审查时定义的X-IFU设计，并报告了其预测性能。最后，我们讨论了一些选项，以提高仪器的性能，同时不增加其复杂性和资源需求（例如计数率能力，光谱分辨率）。X-IFU将由法国、荷兰和意大利牵头的国际财团提供，比利时、芬兰、德国、波兰、西班牙、瑞士以及美国和日本的两个国际合作伙伴将提供进一步的欧空局成员国捐款。
2016-08-29 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
The particle background of the X-IFU instrument
在本文中，我们将回顾ATHENA任务机载X-IFU仪器上预期的粒子背景的最新估计。粒子背景是由两种不同的粒子群引起的：所谓的“软质子”和宇宙射线。第一种成分由低能粒子（<100 keV）组成，这些粒子被反射镜朝向焦平面汇集，在滤光片内损失部分能量，并在仪器灵敏度带内引起背景计数。后一个分量是由高能粒子（> 100 MeV）引起的，这些粒子拥有足够的能量穿过航天器并从任何方向到达探测器，将其能量的一小部分沉积在仪器内。这两个组件估计使用蒙特卡罗模拟和最新的结果在这里。
2017-05-11 astro-ph.IM
Life Cycle Assessment of the Athena X-ray Integral Field Unit
本文对Athena X射线积分视场单元（X-IFU）进行了生命周期评估，发现测试、办公和仪器制造是主要环境影响来源，并指出在仪器重新设计后需更新评估以持续降低环境足迹。
2024-04-23 astro-ph.IM
Progress in the development of frequency domain multiplexing for the X-ray Integral Field Unit on board the Athena mission
频域多路复用（FDM）是雅典娜飞行任务机载X射线积分场单元（X-IFU）的基线读出系统。在FDM方案下，TES耦合到无源LC滤波器，并以MHz频率用交流电（AC偏置）偏置。使用高品质因数LC滤波器和室温电子学在SRON和低噪声两级SQUID放大器提供的VTT，我们最近已经证明了良好的性能与FDM读出的Mo/Au TES量热计与Au/Bi吸收剂。我们已经实现了性能要求的演示模型（DM）与单像素交流偏置（$ΔE=$ 1.8 eV）和9像素复用（$ΔE=$ 2.6 eV）模式。我们还展示了平均能量分辨率为3.3 eV的14像素多路复用，这受到我们实验室设置中与FDM读出相关的非基本问题的限制。
2020-03-26 astro-ph.IM
Using SRG/eROSITA to estimate soft proton fluxes at the ATHENA detectors
本研究利用SRG/eROSITA的背景数据与模拟，独立建模估算L2轨道下ATHENA探测器的软质子通量，指出其背景接近指标要求，并提出增厚WFI滤光片的应对方案。
2024-01-30 astro-ph.IM
Opening the low-background and high-spectral-resolution domain with the ATHENA large X-ray observatory: Development of the Cryogenic AntiCoincidence Detector for the X-ray Integral Field Unit
ATHENA是欧空局选择于2031年发射的大型任务。它的目的是解决科学主题“热和充满活力的宇宙”，在L2日地拉格朗日点进行X射线观测（0.2-12千电子伏）。X-IFU是有效载荷的两种仪器之一。它是一种低温光谱仪，提供空间分辨的高分辨率光谱。该仪器的核心是一个大阵列的TES微量热计，在50 mK的热浴操作。L2环境中预期的颗粒背景会严重降低X-IFU性能，因此采用了先进的减少技术，将该影响减少到$\sim$ 50倍。这是实现任务的许多核心科学目标所必需的。由于低温反符合检测器（CryoAC），大部分背景减少（$\sim 80\%$）得以实现，该检测器是一种4像素TES微量热计，将放置在TES阵列下方不到1 mm处。CryoAC是一种内置于仪器中的仪器，具有独立的冷热电子设备和专用的数据处理链。为了达到所需的粒子排斥效率（$\sim 98 \%$），它将具有宽的能带（从20 keV到$\sim$ 1 MeV）和低的死区时间（$< \sim 2\%$），同时考虑若干约束以确保与TES阵列的机械、热和电磁兼容性。在这里，我将报告我的博士研究活动，重点是CryoAC演示模型（DM）的开发，这是ESA在任务采用之前要求的单像素探测器。本文主要分为两个部分。在第一篇中，我将主要介绍我的研究的天体物理框架，在第二篇中，我将重点介绍为CryoAC DM开发而进行的实验活动。
2019-04-05 astro-ph.IM
Estimating, monitoring and minimizing the travel footprint associated with the development of the Athena X-ray Integral Field Unit -- An on-line travel footprint calculator released to the science community
全球变暖迫使我们反思我们进行研究的方式，着手履行义务，尽量减少我们的研究计划对环境的影响，减少我们的旅行足迹是最容易实施的行动之一，这要归功于数字技术的进步。X射线积分场装置（X-IFU）是欧洲航天局雅典娜空间X射线观测站的低温分光计，将由一个大型国际财团开发。应尽量减少与X-IFU开发相关的行程足迹。为此，开发了一个旅行足迹计算器，并首次向X-IFU联盟成员发布。计算器使用七种不同的排放因子和方法，对于相同的飞行距离，其差异高达5倍。观察到的差异说明缺乏计算飞行足迹的标准和法规，主要是由于对非CO2影响的不同核算。该计算器使我们能够计算大量旅行的旅行足迹，并可以帮助确定一个会议地点，最大限度地减少大量可能的城市主机（例如拥有大型机场的城市）的整体旅行足迹。该计算器还包括一个最小距离选项，超过该最小距离，飞行被认为是最合适的运输选择;低于该选择的距离，则考虑训练旅程的排放。为了展示其全部功能，计算器首先在最大的科学会议之一上运行; AGU的秋季会议和IPCC的会议，它被用来计算将最大限度地减少旅行足迹的位置。因此，X-IFU的旅行足迹估计约为500吨CO2当量/年。通过这篇论文，在线旅行足迹计算器被发布到科学界（删节）。
2021-02-22 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.soc-ph
Inferring black hole spins and probing accretion/ejection flows in AGNs with the Athena X-ray Integral Field Unit
活动星系核（AGN）具有复杂的X射线谱，它具有多种发射和吸收特征，通常被解释为i）由紧凑的硬X射线源照射吸积盘而产生的相对论模糊反射分量，ii）由活动星系核驱动的流出物穿过我们的视线而产生的一个或多个热/电离吸收分量，以及iii）由更远的材料产生的非相对论性反射分量。因此，通过详细的模型拟合解开这些组件可以用来约束黑洞自旋，吸积流的几何形状和特性，以及流出和周围的黑洞。我们研究如何高通量高分辨率X射线光谱仪，如雅典娜X射线积分场单元（X-IFU）可以用于这一目的，使用最先进的反射模型Relxill在灯柱几何配置的状态。我们模拟了一个有代表性的样本AGN光谱，包括所有必要的模型复杂性，以及一系列的模型参数从标准到更极端的值，并认为X射线通量是已知的AGN和类星体（QSO）人口的代表。我们还提出了一种方法来估计系统误差相关的不确定性校准的X-IFU。在一个保守的设置，其中的反射分量计算自洽的Relxill模型从预先设定的几何形状和没有铁的丰度，在自旋和辐射源的高度的平均误差是<0.05和~0.2 Rg。类似地，吸收体参数的测量精度通常小于~ 5%。将模拟扩展到包括蓝移超快流出，我们表明X-IFU可以测量它们的速度，即使对于高红移物体（删节），统计误差也<1%。
2019-06-06 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.IM
Testing the X-IFU calibration requirements: an example for quantum efficiency and energy resolution
欧空局雅典娜L2飞行任务上的X射线积分场单元（X-IFU）具有在90 mK下工作的3840个过渡边缘传感器（TES）阵列，将在0.2至12 keV的带通范围内提供空间分辨的高分辨率光谱（2.5 eV FWHM至7 keV）。X-IFU的飞行中性能将受到仪器校准的强烈影响。对整个系统（从滤波器传输到能量标度）的了解不充分，可能会在数据中引入系统误差，这可能会损害科学目标-特别是那些涉及线表征的目标，例如湍流速度测量-如果没有适当考虑。因此，定义和验证校准要求至关重要。在本文中，我们提出了一个模拟工具的基础上最新的配置的各种子系统（如过滤器，检测器吸收器），使我们能够估计系统误差相关的仪器响应的不确定性。值得注意的是，在能量分辨率和仪器的量子效率的不确定性对X-IFU观测的影响进行评估，作为一个测试案例的测量的铁K复杂的星系团周围的热气。还讨论了能量分辨率和量子效率的飞行和地面校准。我们证明，提供了一个准确的校准的仪器，这种影响应该是低的，在这两种情况下，在观察期间的统计数据。
2018-07-04 astro-ph.IM
The Athena X-ray Integral Field Unit
X射线积分场单元（X-IFU）是欧空局雅典娜X射线天文台的高分辨率X射线光谱仪。在5'等效直径的视场内，它将在约5弧秒像素上以2.5 eV至7 keV的光谱分辨率提供0.2至12 keV的X射线光谱。X-IFU基于冷却温度约为90 mK的超导铱-金过渡边缘传感器的大型阵列，每个传感器与由金和铋制成的吸收体耦合，间距为249微米。位于主TES阵列下方的低温反符合探测器能够减少非X射线背景。通过一系列机械冷却器组合15 K脉冲管、4K和2K焦耳-汤姆逊冷却器来获得约50 mK的浴温，所述机械冷却器预冷却由3 He吸附冷却器与绝热退磁制冷器耦合制成的亚开尔文冷却器。频域多路复用使得能够在一个单个通道中读出40个像素。光子与吸收体相互作用产生电流脉冲，由读出电子放大，其形状在板上重建，以高精度恢复其能量。Athena可移动反射镜组件提供的散焦能力使X-IFU能够通过将望远镜点扩散函数扩展到数百个像素来观察天空中最亮的X射线源（达到Crab样强度）。因此，X-IFU提供低堆积、高通量（>50%），并且在1 Crab强度下通常具有10 eV的光谱分辨率，即比基于硅的X射线探测器好10倍或更多。本文介绍了当前的X-IFU基线，以及在光谱分辨率、背景和计数率能力方面对其预期性能的评估。X-IFU基线配置将接受计划于2018年底进行的初步需求审查。
2018-07-16 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Energy scale calibration and drift correction of the X-IFU
Athena X射线积分场单元（X-IFU）将在0.2至12 keV能带范围内提供空间分辨高分辨率光谱（2.5 eV FWHM至7 keV）。它将包括一个由3840个超导过渡边缘传感器（TES）组成的阵列，工作温度为90 mK，绝对能量标度精度为0.4 eV。TES操作环境的轻微变化可能会导致其能量响应函数发生显着变化，这可能会导致探测器能量分辨率下降，并且如果不进行适当纠正，最终会导致绝对能量标度中的系统误差。这些变化将通过机载调制X射线源（MXS）进行监测，并将使用地面校准期间获得的增益曲线的多参数插值来相应地校正能量标度。假设现实的MXS配置和使用仪器端到端模拟器SIXTE，我们在这里调查的X-IFU能量规模的统计和系统的影响，发生在地面测量或飞行中。相应的能量分辨率的影响和手段占这些错误也得到了解决。我们特别表明，多参数增益校正，使用脉冲高度估计和脉冲的基线，可以准确地恢复系统的增益影响，由于在0.4 eV内的TES操作条件的现实变化。这种技术相对于MXS线配置和校正时间，以及能量尺度参数化的优化也显示出有希望的结果，以提高校正的准确性。
2018-07-04 astro-ph.IM
The Athena space X-ray Observatory and the astrophysics of hot plasma
热天体物理等离子体的性质（温度、密度、化学成分、速度）和影响它们的物理过程（加热/冷却、湍流、冲击、加速）可通过高分辨率X射线光谱学探测，并辅之以高空间分辨率成像。本文介绍了欧洲航天局（ESA）的高能天体物理学先进望远镜（Athena）任务的现状，特别着重于其用于扩展X射线源研究的两个焦平面仪器：宽视场成像仪（WFI）和X射线积分场单元（X-IFU）的科学性能。然后，本文简要总结了雅典娜在热等离子体天体物理学上的突破，建立在钱德拉和XMM-牛顿在这一领域获得的发现和革命性成果的巨大遗产的基础上。截至2019年11月12日，Athena成功完成了可行性研究，并从那时起进入定义阶段，发射日期定于21世纪30年代初。
2019-12-10 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.IM
The Athena X-ray Integral Field Unit: a consolidated design for the system requirement review of the preliminary definition phase
雅典娜X射线积分单元（X-IFU）是高分辨率X射线光谱仪，自2015年以来一直在雅典娜空间X射线天文台上进行研究，该天文台是一个多功能天文台，旨在解决热和高能宇宙科学主题，于2013年11月由巡天科学委员会选定。基于一个大型的过渡边缘传感器（TES）阵列，它的目标是提供空间分辨X射线光谱，光谱分辨率为2.5 eV（高达7 keV）的六边形视场为5弧分（等效直径）。X-IFU于2022年6月进入系统需求审查（SRR），大约与此同时，由于Athena的意外成本超支，ESA要求对X-IFU进行整体重新设计（包括X-IFU低温恒温器和冷却链）。在本文中，在说明了X-IFU的突破性功能后，我们描述了其SRR中的仪器，浏览了所有子系统和相关要求。然后，我们展示了仪器预算，特别强调了其一些关键性能参数的预期预算。最后，我们简要讨论了正在进行的关键技术演示活动，校准和活动，预计在X-IFU仪器科学中心，并触及沟通和推广活动，联盟组织，最后对X-IFU的生命周期评估，旨在最大限度地减少环境足迹，与仪器的发展。由于迄今为止对X-IFU进行的研究，预计随着欧空局要求的按成本设计的工作，X-IFU将保持空间分辨高分辨率X射线光谱学方面的旗舰能力，从而能够保留雅典娜飞行任务中与X-IFU有关的大多数原始科学目标。（节略）。
2022-11-28 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
An expanded X-ray beam facility (BEaTriX) to test the modular elements of the ATHENA optics
未来的大型X射线天文台（如ATHENA）将配备非常大的光学系统，通过组装模块化光学元件获得，称为X射线光学单元（XNUMX），基于硅孔光学或塌陷玻璃光学技术。在这两种情况下，模块化光学器件的最终质量（ATHENA的5 arcsec HEW要求）取决于组件内XOU的精确对准，但也取决于单个XOU的角分辨率。这受到反射镜形状精度、其表面粗糙度以及反射镜本身内部的相互对准的影响。由于要生产大量的XOU，因此需要定期进行质量测试，以选择性能最好的堆叠块，并将其集成到最终的光学器件中。除了基于轮廓和粗糙度测量的通常计量学之外，利用宽的、平行的、准直的和均匀的X射线束的直接测量将是最可靠的测试，而不需要像通常在同步加速器光中那样进行焦斑重建。为此，我们设计了BEaTriX（扩束器测试X射线设备），将在INAF-OAB实现，专门用于XOU的功能测试。掠入射抛物柱面镜和非对称切割晶体将产生足够宽的平行X射线光束，以照亮聚焦元件的整个孔径。在距反射镜焦距处的X射线照相机将直接记录图像。选择不同的晶体将能够测试1 - 5 keV范围内的XOU，包括在ATHENA的X射线能带（0.2-12 keV）中。在本文中，我们讨论了一个可能的BEaTriX设施的实现。我们还展示了光学系统的初步性能模拟。
2015-09-15 astro-ph.IM
Thermal crosstalk of X-ray transition-edge sensor micro-calorimeters under frequency domain multiplexing readout
我们测量和表征了两种不同的过渡边缘传感器（TES）X射线微热计阵列的热串扰与频域复用（FDM）读出。TES阵列是在SRON制造的，是8 $\times$ 8和32 $\times$ 32“千像素”均匀阵列。串扰量被评估为平均串扰信号与X射线脉冲幅度之间的比率。我们的探测器的串扰比（CR）符合未来X射线空间任务的要求，如雅典娜X-IFU（用于第一相邻像素的CR $< 10^{-3}$）：我们在$10^{-4}$水平上测量了最近邻热串扰比，对于千像素阵列，最高串扰比为$4\times 10^{-4}$（最坏情况，阵列中心）和8 $\times$ 8阵列的$1\times 10^{-4}$，其中通过优化TES阵列芯片的背面中的Cu金属化和Si支撑结构（窗格条）的宽度可实现改进的裕度。根据测得的串扰比，我们通过噪声等效功率（NEP）考虑和蒙特卡罗模拟估计了对光谱分辨率的影响，发现正交平均退化小于40 meV，符合Athena X-IFU < 0.2 eV的要求。
2021-11-24 astro-ph.IM physics.ins-det
An Extension of the Athena++ Framework for Fully Conservative Self-Gravitating Hydrodynamics
自引力流的数值模拟演化出动量方程和能量方程，该方程考虑了由于时间依赖的引力势而引起的加速度和引力能释放。在这项工作中，我们实现了一个完全保守的自引力流的数值算法，使用源项，在天体物理磁流体力学框架雅典娜++。我们证明，适当评估的源项是保守的，当它们相当于相应的“重力通量”的发散时（即，引力应力张量或引力能通量）。我们提供的测试问题，证明了几个优点的源项为基础的算法，包括二阶收敛和舍入误差总动量和总能量守恒。完全保守的方案抑制了异常加速度时出现的应用一个共同的数值离散化的引力应力张量，不保证卷曲的重力。
2020-12-02 astro-ph.IM
A Radiation Transfer Solver for Athena using Short Characteristics
我们描述了一个模块的雅典娜磁流体动力学（MHD）代码，解决了时间无关，多频辐射转移（RT）方程的多维笛卡尔模拟域，包括散射和非LTE的影响。该模块基于为模拟恒星大气而开发的著名且经过充分测试的算法，包括用于求解RT方程的短特征方法，用于处理散射和非LTE效应的加速Lambda迭代，以及通过区域分解的并行化。该模块有几个用途：它可用于生成光谱和图像，计算全辐射MHD模拟的可变爱丁顿张量（VET），以及计算辐射压力与气体压力相比较小的流动中MHD方程中的加热和冷却源项。对于后者的情况下，该模块与标准的MHD积分器使用运营商分裂，我们详细描述了这种方法。辐射压力主导流的VET方法的实现在配套文件中描述。我们提出的结果，从一套测试问题的RT求解器本身，和动力学问题，包括辐射加热和冷却。这些测试表明，辐射转移解是准确的，并确认算子分裂方法对于感兴趣的问题是稳定、收敛且有效的。我们证明，没有必要采取特设的假设有问题的准确性，以解决RT问题与MHD：计算成本为我们的通用模块简单（如LTE灰色）的问题可以媲美或小于一个单一的时间步长雅典娜的MHD积分，只有几倍更昂贵的比更一般的问题。（节录）
2012-01-11 astro-ph.IM
System performance of a cryogenic test-bed for the time-division multiplexing readout for NewAthena X-IFU
本文报道了用于 NewAthena X-IFU 的 TDM 低温测试台，其线束长度接近实际设计，通过32行读出在6 keV处实现2.7 eV FWHM 能量分辨率，并展望了集成到焦平面开发模型的前景。
2024-11-05 astro-ph.IM
First light of BEaTriX, the new testing facility for the modular X-ray optics of the ATHENA mission
射束扩展器测试X射线设施（BEaTriX）是一种独特的X射线设备，目前在意大利Merate的国家天体物理研究所（INAF）、Osservatorio Astronomico di Brera（OAB）运行。它是专门设计用于测量高能天体物理学高级望远镜（ATHENA）的X射线镜模块（X-ray）的点扩散函数（PSF）和有效面积（EA）的，基于硅孔光学（SPO）技术，在集成到镜组件之前进行验证。为此，BEaTriX产生4.51 keV的宽、均匀、单色和准直X射线束。[...]在BEaTriX中，具有钛阳极的微焦点X射线源被放置在抛物面镜的焦点中，抛物面镜产生平行光束。晶体单色器选择4.51 keV线，其通过相对于晶面不对称切割的晶体扩展到最终尺寸。[...]表征后，BEaTriX光束的标称尺寸为170 mm x 60 mm，垂直发散度为1.65 arcsec，水平发散度在2.7和3.45 arcsec之间变化，具体取决于单色仪设置：高准直或高强度。从一种配置到另一种配置，每单位面积的通量从10到50光子/s/cm 2变化。使用SPO MM测试BEaTriX光束性能，SPO MM的入射光瞳被扩展光束完全照亮，并且其焦点直接成像到相机上。第一次光测试返回的PSF和EA与预期完全一致。截至目前，BEaTriX的4.51 keV光束线已投入使用，可以表征模块化X射线光学器件，测量其PSF和EA…
2022-07-07 astro-ph.IM
Performance of the SRON Ti/Au Transition Edge Sensor X-ray Calorimeters
在21世纪30年代初，欧空局新的X射线天文台雅典娜计划发射。它将携带两个主要仪器，其中一个是X射线积分场单元（X-IFU），这是一个X射线成像光谱仪，它将由数千个过渡边缘传感器组成的阵列组成，对于高达7千电子伏的光子能量，拟议的能量分辨率为2.5电子伏。在SRON，我们开发了基于Ti/Au双层的备份TES阵列，其转变温度略低于100 mK。在这方面的贡献，我们将给出一个广泛的概述这些国家的最先进的探测器的属性和能力。多年来，我们已经制造和研究了大量具有各种几何形状的探测器，使我们对如何精确控制探测器的性能有了很好的了解。我们能够精确地改变最重要的探测器特性，如法向电阻、热导率和临界温度。这使我们能够微调我们的探测器，以满足各种应用的需求。探测器已经证明了低于1.8 eV的5.9 keV的X射线的优秀的能量分辨率。通过调整器件的特性，它们可以与使用AC和DC偏置的各种读出方案进行最佳匹配。下一步是将TES阵列的尺寸从目前的千像素阵列增加到X-IFU的全尺寸阵列。
2022-08-26 astro-ph.IM
Susceptibility study of TES micro-calorimeters for X-ray spectroscopy under FDM readout
我们提出了一个表征的灵敏度的TES X射线微量热计的环境条件下频域复用（FDM）读出。在FDM方案中，读出链中的每个TES与LC带通滤波器串联，并且用MHz范围的独立载波进行AC偏置。使用TES阵列，冷读出电路和温暖的电子制造的SRON和SQUID在VTT芬兰，我们的特点的检测器的灵敏度偏置电压，浴温度和磁场。我们将我们的结果与Athena X-IFU仪器的要求进行了比较，显示了测量灵敏度的合规性。我们发现，特别是FDM本质上是不敏感的磁场，因为TES的设计和交流读出。
2022-08-23 astro-ph.IM
Exploring rapid transient detection with the Athena Wide Field Imager
X射线瞬变是宇宙天空中最神秘的物体之一。近年来，他们短暂行为的不可预测性和潜在性质促使了许多研究。虽然在这一领域取得了重大进展，但对任何短暂事件的快速后续行动的延误往往妨碍对此类事件的更全面了解。减轻这种约束的有效方式将是设计一种接近实时检测这种瞬态现象的方式。Athena/Wide Field Imager（WFI）具有$40' \times 40'$视场和大有效面积，每天将检测大量X射线可变或瞬态物体。在这项工作中，我们讨论了一种算法，快速板上或地面为基础的检测X射线瞬态WFI。我们提出了一个可行性测试的算法，使用模拟雅典娜/WFI数据，并表明，一个相当简单的算法可以有效地检测瞬态和变量源在典型的雅典娜/WFI观测。
2020-07-10 astro-ph.HE astro-ph.IM
Total ionizing dose test with DEPFET sensors for Athena's WFI
本文针对Athena的WFI中的DEPFET传感器和ASIC进行了总电离剂量测试，在低剂量、低剂量率和低温条件下利用X射线源辐照原型模块，发现14 Gy辐照并退火后阈值电压平均偏移80 mV，读出噪声仅增加10%，探测器性能基本保持不变。
2022-08-03 astro-ph.IM physics.ins-det
XMM2ATHENA, the H2020 project to improve XMM-Newton analysis software and prepare for Athena
XMM-牛顿是欧洲航天局的一个天文台，23年来一直在观测X射线、紫外线和光学天空。在此期间，天文学已经从主要研究单一来源发展到群体，从单一波长发展到多波长或信使数据。我们也正在进入一个时间域天文学的时代。新的软件和方法需要伴随着不断发展的天文学，并为下一代X射线天文台雅典娜做准备。在这里，我们介绍了XMM 2ATHENA，这是一个由欧盟地平线2020研究和创新计划资助的项目。XMM 2ATHENA建立在XMM-Newton Survey Science Centre（XMM-SSC）奠定的基础上，包括该联盟的主要成员和雅典娜科学地面部分，以及X射线社区的成员。该项目正在开发和测试新的方法和软件，使社区能够准实时地跟踪X射线瞬变天空，识别XMM-牛顿源的多波长或信使对应物，并使用机器学习确定其性质。我们在这里详细介绍了该项目的第一个里程碑交付，一个新的在线敏感性估计器。我们还概述了其他产品，包括即将推出的创新堆叠程序和检测算法，以检测最微弱的来源。然后，这些工具将适用于雅典娜，新发现或识别的源将加强观测雅典娜X射线天空的准备工作。
2023-03-17 astro-ph.HE astro-ph.IM
Frequency domain multiplexing readout for large arrays of transition-edge sensors
我们报告我们的最新进展和演示的频域复用（FDM）读出技术的过渡边缘传感器（TES）阵列，这两个我们一直在开发，在未来雅典娜X射线望远镜上的X-IFU仪器的框架。使用Ti/Au TES微量热计、高Q LC滤波器和SRON开发的模拟/数字电子器件以及VTT芬兰的低噪声两级SQUID放大器，我们证明了FDM读出技术的可行性，同时读出37个像素，能量分辨率为2.23 eV，能量为6 keV。最后，我们概述了进一步扩大和改进我们技术的计划。
2022-08-26 astro-ph.IM physics.ins-det
SIXTE -- The Generic X-ray Instrument Simulation Toolkit
本文介绍了X射线望远镜模拟软件包SIXTE，它是一个通用的、与任务无关的用于X射线天文仪器的蒙特卡罗模拟工具包。该软件包是基于一个模块化的方法来定义源，光学的描述，和探测器类型，使新的任务可以很容易地实施。要模拟的目标存储在一个灵活的输入格式称为SIMPUT。基于此源定义，产生光子样本，然后通过光学器件传播。为了对检测过程进行建模，该软件工具包包含各种检测器类型的模块，从正比计数器和硅基检测器到更复杂的描述，如过渡边缘传感器（TES）器件。特征探测器效应的实现和读出过程的详细建模允许代表性模拟，因此能够分析特征特征，例如堆积及其对观测的影响。我们提出了一个概述的实施SIXTE从输入源，成像和检测过程中，突出模块化的方法所采取的SIXTE软件包。为了证明模拟软件的功能，我们提出了一个选择的代表性的应用程序，包括eROSITA的全天空调查和堆积效应的研究比较目前运行的XMM-牛顿与计划的雅典娜-WFI仪器。一个星系团与雅典娜-X-IFU的模拟显示的能力，SIXTE预测的观测一个复杂的源与空间变化的频谱和我们目前的知识，未来的仪器的预期性能。
2019-08-08 astro-ph.HE astro-ph.IM
Developments on frequency domain multiplexing readout for large arrays of transition-edge sensor X-ray micro-calorimeters
本文报道SRON为Athena任务X-IFU开发的频域复用读出技术进展，实现70像素双通道演示，在5.9 keV处总能量分辨率达2.34±0.02 eV，并展望每通道78像素的扩展前景。
2024-03-05 astro-ph.IM
The X-ray Integral Field Unit at the end of the Athena reformulation phase
本文介绍Athena任务成本重定义后X-IFU的简化低温与读出架构，说明其在4 eV能量分辨率、4′视场和2027年采纳目标下的性能与进度。
2025-02-15 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.IM
Identifying charged particle background events in X-ray imaging detectors with novel machine learning algorithms
天基X射线探测器会受到轨道上大量带电粒子流的影响，特别是高能宇宙射线质子，从而产生大量本底。我们开发了新的机器学习算法来检测下一代X射线CCD和DEPFET探测器中的带电粒子事件，初步研究集中在Athena宽场成像仪（WFI）DEPFET探测器上。我们训练和测试原型卷积神经网络算法，发现带电粒子和X射线事件被识别具有高度的准确性，利用像素之间的相关性，以提高现有事件检测算法的性能。99%的包含宇宙射线的帧被识别，神经网络能够正确识别高达40%的被当前事件分类标准遗漏的宇宙射线，显示出显着减少仪器背景的潜力，并释放未来X射线任务的全部科学潜力，如雅典娜，山猫和AXIS。
2020-12-02 astro-ph.IM
Wavelength calibration of the JWST-MIRI medium resolution spectrometer
我们提出的波长和光谱分辨率特性的积分场单元（IFU）中分辨率光谱仪的中红外仪器（MIRI），在2014年飞行机载詹姆斯韦伯太空望远镜。我们使用使用仪器的验证模型收集的数据，并开发了一种经验方法来校准光谱仪全光谱范围（5-28微米）的一部分中的波长范围和分辨率等属性。我们测试我们的结果对光学模型，以验证系统的要求，并将它们与仪器的检测器中的边缘图案的研究，以提供更准确的校准。我们表明，MIRI的IFU光谱仪将能够产生光谱分辨率R=2800以上的波长范围为6.46-7.70微米，和未解决的谱线很好地拟合高斯分布。
2010-06-27 astro-ph.IM
Geant4 simulations of soft proton scattering in X-ray optics. A tentative validation using laboratory measurements
低能质子（< 300 keV）可以进入X射线太空望远镜的视场，以小入射角散射，并在探测器上沉积能量，在焦平面上引起强烈的背景耀斑，或者在最极端的情况下，损坏X射线探测器。必须对掠射角散射过程的物理过程进行正确建模，以评估此类事件对欧空局ATHENA飞行任务等未来X射线望远镜性能的影响。第一次Remizovich模型，在近似没有能量损失，是实施顶部的Geant 4版本10.2。新的散射物理和内置的库仑散射被用来再现掠角质子散射的最新实验结果。在250 keV多重散射提供大的质子角，这是不符合观察。在测试的模型中，单次散射似乎更好地再现在三个能量的散射效率，但在小散射角获得的能量损失显着低于实验值。在一般情况下，在实验中得到的能量损失高于通过模拟得到的。实验数据并不能完全代表当前X射线望远镜所经历的软质子散射，因为缺乏低能量（< 200 keV）和小反射角的测量，所以我们无法将任何测试模型作为肯定能重现ATHENA任务所期望的低能质子散射行为的模型。然而，我们可以放弃多重散射作为能够再现软质子散射的模型，并确认库仑单散射可以代表在X射线光学器件出口处质子散射角分布的最佳近似，直到进一步的测量。
2017-07-07 astro-ph.IM
A fast and portable Re-Implementation of Piskunov and Valenti's Optimal-Extraction Algorithm with improved Cosmic-Ray Removal and Optimal Sky Subtraction
我们提出了一个快速和便携式的重新实现的Piskunov和Valenti的最佳提取算法（Piskunov和Valenti，2002年）在C/C++与完整的不确定性传播，改进的宇宙射线去除，和最佳的背景减法算法。这种重新实现可以与IRAF和大多数现有的数据减少包，并导致接近泊松极限的信噪比。该算法非常稳定，可在各种仪器（狭缝光谱和光纤馈送）的光谱上运行，并已针对VLT/UVES、ESO/CES、ESO/FEROS、NTT/EMMI、NOT/ALFOSC、STELLA/SES、SSO/WiFeS以及P60/SEDM-IFU数据进行了广泛测试。
2014-03-04 astro-ph.IM
Single pixel performance of a 32$\times$32 Ti/Au TES array with broadband X-ray spectra
我们正在开发一种千像素Ti/Au TES阵列，作为Athena X-IFU的备用选项。在这里，我们报告的单像素性能的32 $\times$ 32阵列中操作的频分复用（FDM）读出系统，偏置频率在1-5 MHz的范围内。我们已经通过$^{55}$ Fe放射源（发射5.9 keV的Mn-K $α$）和调制X射线源（MXS，提供5.4 keV的Cr-K $α$和8.0 keV的Cu-K $α$）测试了几种光子能量下的像素响应。首先，我们报告的程序用于执行探测器的能量标度校准，通常实现的校准精度优于$\sim$ 0.5 eV的5.4 - 8.9 keV的能量范围。然后，我们给出了在不同能量下测量的能量分辨率（最佳单像素性能：$Δ$ E $_{FWHM}$ = 2.40 $\pm$ 0.09 eV@5.4 keV; 2.53 $\pm$ 0.10 eV@5.9 keV; 2.78 $\pm$ 0.16 eV@8.0 keV），还研究了来自像素偏置频率和计数率的性能依赖性。由于长时间的背景测量（$\sim$ 1天），我们最终还检测到了1.5 keV的Al-K $α$线，该线由实验装置内部的荧光产生。我们分析了这条线，以获得也在低能量（$Δ$ E $_{FWHM}$ = 1.91 eV $\pm$ 0.21 eV@1.5 keV）下的单像素性能的第一评估，并评估在大能带（1.5 - 8.9 ke…
2021-02-16 astro-ph.IM physics.ins-det
TiAu TES 32$\times$32 pixel array: uniformity, thermal crosstalk and performance at different X-ray energies
大型转换边缘传感器阵列是下一代空间X射线观测系统的关键。这种阵列需要在软X射线能量范围内实现$\mathrmΔE<$ 3 eV半峰全宽（FWHM）的能量分辨率。我们目前正在开发X射线微量热计阵列，作为由欧空局领导的ATHENA空间望远镜上的X-IFU仪器的备份选项，预计将于2031年发射。在这篇文章中，我们报告了一个均匀的32 $\times$ 32像素阵列的开发和表征（长度$\times $宽度）140 $\times$ 30 $μ$ m $^2$ TiAu TES，它具有用于X射线光子的\textcolor{black}{a 2.3 $μ$m}厚Au吸收体。像素具有典型的正常电阻$R_\mathrm{n}$ = 121 m $Ω$和临界温度$T_\mathrm{c}\sim$ 90 mK。我们对阵列中的60个像素进行了广泛的测量，以显示阵列的均匀性。我们获得了2.4和2.6 eV之间的能量分辨率（FWHM）在5.9 keV，在单像素模式下测量的交流偏置频率范围从1到5 MHz，与频域复用（FDM）读出系统，这是在SRON/VTT开发。我们还提出了探测器的能量分辨率在X射线与不同的光子能量产生的调制外部X射线源从1.45 keV到8.9 keV。跨几个像素的多路复用读出也被执行，以评估热串扰对仪器的能量分辨率预算要求的影响。当考虑串扰信号的幅度与X射线脉冲（例如，在5.9 keV…
2021-02-19 astro-ph.IM physics.ins-det
