Deep Ensemble Analysis for Imaging X-ray Polarimetry
Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics（哈佛-史密森尼天体物理中心）；Universitá di Pisa（比萨大学）；INFN-Sezione di Pisa（意大利国家核物理研究所比萨分部）
提出了一种提高X射线望远镜成像偏振观测灵敏度的方法，重点研究了成像X射线偏振探测器（IXPE）上的气体像素探测器（GPD）。我们的分析确定光电子方向，X射线吸收点和X射线能量为1-9千电子伏的事件轨迹，统计和模型（重建）的不确定性的估计。我们使用来自ResNet卷积神经网络的深度集成的加权极大似然组合预测，这些预测是在蒙特卡洛事件模拟上训练的。我们定义了一个品质因数来比较在航迹重建算法中极化偏差-方差的权衡。对于幂律源光谱，我们的方法改进了当前计划的IXPE分析（和以前的深度学习方法），有效曝光时间增加了约45%。对于单个能量，我们的方法产生20-30%的绝对改善调制因子模拟100%极化事件，同时保持残留系统调制在1西格玛的有限样本最小值。吸收点的位置和光子能量的估计也显着改善。我们已经验证了我们的方法与实际GPD探测器的样本数据。
2020-10-05 astro-ph.HE astro-ph.IM cs.LG
Ray-tracing a small orbital mission for soft-X-ray polarimetry
X射线偏振测量法在很大程度上仍是未知领域。随着IXPE的即将发射，我们将更多地了解能量超过2 keV的X射线偏振，但到目前为止，还没有任何当前或公认的任务提供低于2 keV的观测能力。我们目前的射线跟踪结果的一个小的轨道任务，可以在美国宇航局的先锋或SmallSat的成本上限，以提供低于2千电子伏的X射线偏振。该设计基于横向渐变多层（ML）反射镜的使用，这是我们在理论上为REDSoX偏振计开发的一个概念，其中大部分组件已在实验室中得到验证。在这篇文章中，我们描述了一个单通道轨道任务的基础上相同的想法，但修改的独特的成本和空间要求。所有的结果都很容易扩展到两个或更多的偏振通道。放大将简单地增加有效面积，并减少旋转仪器以测量不同偏振方向的需要。特别地，我们使用光线轨迹来定义色散光栅的最大尺寸并确定对准预算。
2020-11-30 astro-ph.IM
HARPO, a gas TPC active target for high-performance $γ$-ray astronomy; demonstration of the polarimetry of MeV $γ$-rays converting to $e^+ e^-$ pair
灵敏度在1兆电子伏以上的$γ$射线偏振计还没有飞上太空。$γ$-射线偏振测量将是宇宙源中工作的辐射过程的一个新窗口，这些过程产生线性偏振发射，每个过程具有不同的偏振分数。HARPO合作已经设计，建造和表征束上的气体TPC活性靶，我们已经证明了第一次的线性偏振MeV $γ$-射线束的偏振，从转换到$e^+ e^-$对的分析。
2018-10-03 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.ins-det
Polarimetry of $γ$-Rays Converting to $e^+e^-$ Pairs with Silicon-Pixel-Based Telescopes
本文针对下一代γ射线空间任务有望采用的硅像素探测器望远镜，研究了其用于γ射线转化为正负电子对的偏振测量潜力，证实其在选择效率和有效偏振不对称性上表现优异。
2024-06-27 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.ins-det
Instrumentation and Future Missions in the Upcoming Era of X-Ray Polarimetry
基于从固态到气体技术的现有探测器的成熟重新引起了人们对X射线偏振测定法的兴趣，提高了广大科学界对改进偏振计性能以及产生更详细的理论预测的热情。我们将介绍有关测量光子偏振的基本概念，特别是在X射线中，我们将回顾偏振计的当前状态，从软~到硬X射线，从太阳耀斑到遥远的天体物理源。我们将介绍从最近到即将到来的空间任务的全景发展的旋光仪的相关例子，以显示该技术的最新发展如何允许重新打开X射线旋光测量的观测窗口。
2018-05-11 astro-ph.IM
X-ray polarimetry-timing
本文介绍了X射线偏振测量-计时这一新兴领域，探讨了其理论预期及可用的数据分析技术，以表征X射线偏振度和偏振角的快速变化，重建致密天体周边的间接映射图。
2022-06-23 astro-ph.HE astro-ph.IM
The growth of interest for astronomical X-ray polarimetry
天文学上的X射线偏振测量法是在60年代末由先驱火箭仪器首次探索的。恒星和超新星遗迹X射线偏振的首次发现引发的热潮导致早期卫星上增加了X射线偏振计。不幸的是，测量偏振所需的衍射和散射技术不足以克服X射线反射镜和探测器的限制，再加上积分时间长，使该领域慢了近40年。由于在2000年初开发了新的、高灵敏度的、紧凑的X射线偏振仪，观测天文X射线偏振的可能性再次上升，并且由于现代X射线偏振仪，科学家现在准备探索高能天空。在未来几年中，几项X射线飞行任务（火箭、气球和卫星）将打开一个新的观测窗口。更新的风吹在X射线偏振测量领域，本文首次提出了定量评估，所有的科学文献的基础上，天文X射线偏振测量的兴趣的增长。
2018-03-16 astro-ph.HE astro-ph.IM
Scientific Prospects for Hard X-ray Polarimetry
X射线偏振测量法有望提供有关高能源的新的定性信息。有趣的源类的例子是双黑洞系统，旋转和吸积动力的中子星，微类星体，活动星系核和伽马射线暴。此外，X射线偏振测量提供了测试基础物理的可能性，例如观察黑洞的强引力场中的光弯曲的特征，检测磁星磁层中的三阶量子电动力学效应，以及执行洛伦兹不变性的灵敏测试。在本文中，我们讨论了硬（>10 keV）X射线偏振测量的科学驱动因素，强调如何在硬带的观测可以补充观测在较低的能量（0.1 - 10 keV）。随后，我们描述了四种不同的技术实现的硬X射线偏振计适用于中小型航天任务，并研究其性能的信号占主导地位的情况下，基于蒙特卡罗模拟。最后，我们面对的仪器要求，实现科学目标的能力，四个旋光仪。
2010-12-01 astro-ph.HE astro-ph.IM
HARPO - A Gaseous TPC for High Angular Resolution Gamma-Ray Astronomy and Polarimetry from the MeV to the TeV
我们提出了一个“薄”的探测器作为一个高角度精度的望远镜和偏振仪的宇宙伽马射线以上的对创建阈值。我们已经建立了一个基于气体TPC的演示器。我们目前正在实验室中用带电的宇宙射线来表征探测器。在这里，我们介绍了它的一些属性。
2012-10-16 astro-ph.IM physics.ins-det
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
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
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
Characterization of X-ray Detectors in the MIT X-ray Polarimetry Beamline
本文表征了MIT X射线偏振光束线中多种探测器，通过对比CCD与sCMOS相机的量子效率和事件图像，为REDSoX偏振计项目提供探测器选型依据。
2024-08-20 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
Balloon-borne gamma-ray polarimetry
为解释致密天体物理源的高能发射机制而假设的物理过程经常产生极化的软伽马射线（X射线）。PoGOLite是一种在25-80 keV能量带工作的球载偏振计。入射光子的偏振重建使用康普顿散射和光电吸收的phoswich检测器单元的阵列，包括塑料和BGO反射器，由BGO侧反符合屏蔽包围。使用定制的姿态控制系统将偏振仪与测量觇标对准。首次气球飞行定于2011年夏季在欧洲探空火箭发射场空间中心进行，以蟹状星云和天鹅座X-1为主要观测目标。
2011-06-07 astro-ph.IM
Towards imaging-spectro-polarimetry of solar flares in the X-rays
针对太阳耀斑 X 射线偏振测量缺乏高显著性与成像能力的问题，提出气体光电偏振计结合多层龙虾眼光学装置的任务概念，实现全日面监测下的成像-光谱-偏振联合观测。
2024-07-04 astro-ph.IM astro-ph.SR
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
Accounting for systematic uncertainties in the Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) detector response
成像X射线偏振探测器（IXPE）于2021年12月9日发射，是有史以来第一个飞行的成像偏振计，提供2- 8 keV范围内的灵敏度，在任务的2年初始阶段，将对不同源类别的数十个X射线源进行采样。虽然大多数测量将受到南极学的限制，但对于观测到的一些最亮的物体和较长的积分时间，探测器响应（主要是有效面积、调制因子和绝对能量标度）的系统不确定性将很重要。在这篇文章中，我们描述了一个框架，以传播高级别的可观测量（例如：光谱偏振拟合参数）与探测器响应有关的系统不确定性，我们从相关的地面校准和天体点源的观测中估计。
2023-03-17 astro-ph.HE astro-ph.IM
A Pair Production Telescope for Medium-Energy Gamma-Ray Polarimetry
介绍了用于中能伽玛射线偏振测量的对产生望远镜的科学动机和发展。我们的仪器概念，先进的高能对望远镜（AdEPT），利用三维轨道成像仪，一个低密度的气体时间投影室，以实现角分辨率的两倍对生产运动学限制的因素（70 MeV时约为0.6度），连续灵敏度与Fermi-LAT前端探测器相当（在70 MeV时<3x 10 -6 MeV cm-2 s-1），并且对于10毫拉布源在106秒内的最小可检测偏振小于10%。
2014-04-08 astro-ph.IM physics.ins-det
The future of X-ray polarimetry towards the 3-Dimensional photoelectron track reconstruction
本文面向下一代X射线偏振探测，基于Geant4模拟和TIMEPIX3三维读出提出光电子径迹重建算法，显著提升2–8 keV尤其2–4 keV波段的调制因子。
2023-09-29 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
MeV-GeV Polarimetry with $γ\to e^+e^-$: Asserting the Performance of Silicon Strip Detectors-Based Telescopes
伽马射线转换为$e^+e^-$对的偏振测量将为高能伽马射线天空打开一扇新的窗口，除其他外，它可以洞察恒星的辐射机制（曲率或同步加速器）或破译耀变体中伽马射线发射喷流的组成（轻子或轻强子）。基于均匀有源目标（气体探测器（MeV，HARPO）或乳剂（GeV，GRAINE）的偏振计的性能已经通过模拟和分析望远镜原型收集的线性偏振伽马射线束的数据进行了研究，并发现是优秀的。不过，目前的（费米LAT）、AGILE和未来的项目（AMEGO、ASTROGAM）伽马射线飞行任务使用的是基于硅条探测器（SSD）的主动目标。迄今为止，没有任何证据表明SSD的非零有效偏振不对称性，仅用模拟数据，并且从有效偏振不对称性的假设值获得灵敏度估计。我提出了一个表征的潜在的SSD为基础的主动目标的偏振与伽马射线转换对和各种方法的发展，以提高灵敏度。这项工作可以为从费米LAT和AGILE收集的十年数据中提供天空中最亮伽马射线源的偏振测量铺平道路，并指导未来任务的设计。
2022-09-01 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
Assembly and Test of the Gas Pixel Detector for X-ray Polarimetry
专门用于光电X射线偏振测量的气体像素探测器（GPD）被选为欧空局中等飞行任务概念X射线成像和偏振测量探测器（XIPE）的焦平面探测器。在这里，我们展示了一个小型GPD的设计，组装和初步测试结果，用于XIPE A阶段研究所需的气体混合物优化。该探测器由清华大学内部组装，由INFN-Pisa小组设计。改进的检测器设计导致电场的良好均匀性。填充纯二甲醚（DME）在0.8大气压下，测量的能量分辨率为18%，在6千电子伏和反尺度与X射线能量的平方根。测得的调制因子是一致的，从模拟，高达~0.6以上6千电子伏。剩余调制被发现是0.30% +/- 0.15%，在6 keV的整个敏感区域，这可以转化为一个系统误差小于1%的偏振测量在99%的置信水平。探测器的位置分辨率约为80 μ m的半高宽，与以前的研究一致，足以满足XIPE的要求。
2015-09-18 astro-ph.IM
Gamma Ray polarimetry; a new window for the non-thermal Universe
在过去的几十年里，光子偏振测量领域取得了令人瞩目的进展，特别是在硬X射线和软γ射线能量范围内。对于一些能量最高的天体物理源，如伽马射线暴（GRB）或Blazar，现在可以在能量低于对创建阈值的情况下测量线性偏振度。因此，一个新的窗口已经打开，以了解负责宇宙中一些最具活力的现象的非热发射机制的确切性质。目前仍有许多悬而未决的问题和激烈的争论，例如Blazar的轻子与强子发射模型之间的区别，或GRB的有序与随机场模型之间的区别。由于相互竞争的模型预测了能量高于1 MeV的不同水平的线性光子偏振，因此该能带的伽马射线偏振测量可以提供额外的关键见解。然而，还没有一个用于测量能量超过1 MeV的伽马射线的偏振仪被送入太空，因为探测器的灵敏度受到角分辨率迅速下降和多次库仑散射的严重限制。在过去几年中，提出了一系列旨在克服这些固有困难的建议和示范性文书，前景看好。
2019-09-26 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
X-ray polarimetry in Astrophysics with the Gas Pixel Detector
最近由Pisa INFN与INAF的IASF-Roma合作开发并不断改进的气体像素探测器可以可视化低Z气体中由几keV的光电子产生的轨道。通过重建光电子的撞击点和原始方向，GPD可以测量X射线的线偏振，同时保留关于单个光子的吸收点、能量和时间的信息。应用于X射线天体物理学中，在掠入射望远镜的焦点上，它可以进行角分辨偏振测量，与传统的45度布拉格衍射和90度左右康普顿散射技术相比，灵敏度有很大提高。这一配置是POLARIX和HXMT这两项探路者飞行任务的基础，并被纳入了IXO的基线设计，IXO是美国航天局、欧空局和日本宇宙航空研究开发机构正在研究的超大型X射线望远镜。
2009-11-30 astro-ph.HE astro-ph.IM
Broad-Band Soft X-ray Polarimetry
我们开发了一种仪器设计，能够测量线性X射线偏振在一个广泛的波段使用传统的光谱光学。一组多层涂层平板将分散的X射线反射到仪器探测器。强度随位置角的变化被测量以确定三个斯托克斯参数：I、Q和U --全部作为能量的函数。通过横向分级多层光学器件并匹配光栅的色散，可以利用高多层反射率并在整个0.2至0.8keV频带上实现> 50%的调制因子。该仪器可用于小型轨道飞行任务，或按比例放大用于国际X射线观测站。实验室工作已经开始，将展示关键部件的能力。
2009-08-05 astro-ph.HE astro-ph.IM
The Use of Laterally Graded Multilayer Mirrors for Soft X-ray Polarimetry
我们提出了持续发展的横向梯度多层膜反射镜（LGML）的望远镜设计能够测量线性X射线偏振在一个广泛的光谱带。多层涂层镜用作布鲁斯特角的布拉格反射器。通过与光谱仪的色散匹配，可以利用高多层反射率并在整个0.2-0.8 keV频带上实现超过50%的调制因子。在偏振测量束线开发的第二阶段，我们证明了该系统在0.525 keV下提供100%偏振X射线（Marshall等人，2013）。在这里，我们提出的结果，从我们的发展，其中LGML是用于在源和横向操纵，以选择和从各种源阳极的发射线的X射线。然后，光束线将提供在0.15-0.70 keV波段测试偏振计组件的能力。我们还提出了一个亚轨道火箭实验，旨在检测一个活动星系核的偏振水平优于10%的计划。
2014-07-17 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
PolPy: A universal tool for X-ray/gamma-ray polarimetry using common data format standards
Raman Research Institute（拉曼研究所）；NASA Goddard Space Flight Center（美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心）；University of Geneva（日内瓦大学）；Indian Institute of Technology Bombay（孟买印度理工学院）；INAF Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali（意大利国家天体物理研究所空间与行星物理学所）；University of New Hampshire（新罕布什尔大学）
PolPy是一款基于3ML框架的通用偏振测量工具，通过统一数据格式等标准，可准确恢复偏振参数，多仪器联合拟合能提升约束能力，为高能天体物理暂现源偏振分析提供支持。
2026-08-31 astro-ph.HE astro-ph.IM
An Unfolding Method for X-ray Spectro-Polarimetry
X射线偏振测量具有巨大的科学潜力，新的实验，如X-Calibur，PoGOLite，XIPE和GEMS，不仅比以前的任务灵敏几个数量级，而且还提供了在宽能量范围内测量偏振的能力。然而，测量的光谱取决于收集区域，探测器响应，以及在气球实验的情况下，大气中X射线的吸收，所有这些都是能量依赖的。与通常陡峭的源光谱相结合，这会导致显着的偏差，需要考虑这些偏差才能正确重建能量分辨的偏振特性。在本文中，我们提出了一种基于迭代展开算法的方法，该算法可以同时重建能谱和偏振特性作为真实光子能量的函数。我们将该方法应用于模拟的X-Calibur数据集，并表明它能够恢复能量谱和能量依赖的偏振分数。
2014-11-18 astro-ph.HE astro-ph.IM
The PoGO+ Balloon-Borne Hard X-ray Polarimetry Mission
PoGO任务包括PoGOLite Pathfinder和PoGO+，旨在提供Crab系统和Cygnus X-1在硬X射线波段的偏振测量。测量是在一个稳定的气球载平台上进行的，该平台由一个100万立方米的气球从瑞典欧洲探空火箭发射场航天中心发射到大约40公里的高度。已经进行了几次飞行，导致两次独立测量蟹状星云的偏振和一次天鹅座X-1的偏振。在这里，介绍了PoGO任务的回顾，包括有效载荷和飞行活动的描述，以及迄今为止获得的一些科学成果的讨论。
2018-03-06 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
Joint machine learning and analytic track reconstruction for X-ray polarimetry with gas pixel detectors
本研究针对天体X射线偏振测量的气体像素探测器，结合图像人工锐化用CNN高精度重建光电子径迹撞击点，将其输入解析分析后提升了调制因子，还缓解了亮延展源的偏振泄漏问题。
2023-04-27 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.ins-det
Graph Neural Networks Trained on Null Signal for Angle Reconstruction in X-ray Polarimetry
Universtitas Mercatorum（Mercatorum大学）；Universidad Politécnica de Madrid（马德里理工大学）；INAF-IAPS（意大利国家天体物理研究所-罗马天文物理研究所）
针对X射线偏振测量中探测器数据的非欧几里得特性，提出基于图神经网络（GNN）的方法，仅用非偏振数据训练，通过旋转增强和集成平均减少伪调制，实现光电子发射角重建，并揭示局部重建精度与全局偏振性能的权衡。
2026-06-16 astro-ph.IM
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
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
gamma-ray telescopes using conversions to electron-positron pairs: event generators, angular resolution and polarimetry
我们基准测试各种可用的事件发生器在Geant 4和EGS 5在高角分辨率对转换望远镜正在进行的项目。我们比较了从三个末态粒子的几何形状中提取的关键运动学变量的分布。我们验证和使用作为参考的一个确切的发电机，使用全5D差分截面的转换过程。我们特别关注不可测反冲核对角分辨率的影响。我们表明，对于高分辨率的跟踪器，发电机的选择会影响估计的分辨率的望远镜。我们还表明，目前可用的发生器无法准确地描述一个线性偏振光子源。
2017-01-19 astro-ph.IM physics.ins-det
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
Polarimetry with POLAR
在运行的前半年，星载POLAR仪器共探测到55个伽马射线暴，其中约10个亮度足以进行详细的偏振研究，从而形成了第一个伽马射线暴偏振目录的开始。在本文中，简要概述了以前的伽玛射线暴偏振研究将提出一个概述的POLAR探测器以及在飞行中的性能的第一个结果。将介绍探测到的伽马射线暴，最后将讨论这些事件的偏振测量前景。
2018-04-13 astro-ph.IM
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
Demonstration of polarization sensitivity of emulsion-based pair conversion telescope for cosmic gamma-ray polarimetry
高能γ射线（10 MeV-100 GeV）的线偏振可以通过测量正负电子对的方位角和观察方位角分布的调制来探测。为了证明乳剂的γ射线偏振敏感性，我们在SPring-8/LEPS上使用偏振γ射线束进行了测试。乳胶轨迹使用扫描数据重建，并自动选择伽马射线事件。使用光学显微镜，在所观察到的2381个伽马射线转换中，在事件选择之后剩下1372个，在其方位角分布上，我们测量了调制。从所选事件的方位角的分布中，测量到调制因子0.21 + 0.11 - 0.09，由此建立了具有3.06 $σ$的显著性的非零调制的检测。这一吸引人的偏振计将被应用于GRAINE项目，这是一个气球实验，用一个基于乳胶的对转换望远镜观测宇宙伽马射线。
2016-05-05 astro-ph.IM physics.ins-det
$γ$-ray polarimetry with conversions to $e^+e^-$ pairs: polarization asymmetry and the way to measure it
我们重新测量的偏振分数，$P$，和测量的偏振角的部分线性偏振的伽马射线使用它们的转换为$e^+e^-$对在一个领域的核。我们表明，一个不适当的定义的方位角，$φ$，用于参考的最终状态的方向降低了测量的精度的$P$，通过比较的最佳情况下，平分线的角度的电子和正电子动量。然后，我们将重点放在能谱的最低部分，低于$\approx 10\,$ MeV，其中很大一部分的统计数据是宇宙源。我们得到的值的偏振不对称性，$A$，对转换阈值，我们表明，在正确的表达式用于$φ$的情况下，测量值的$A$趋于极限。
2016-12-20 astro-ph.IM physics.ins-det
HARPO: beam characterization of a TPC for gamma-ray polarimetry and high angular-resolution astronomy in the MeV-GeV range
时间投影室（TPC）可用于通过将光子转换成e+e-对来测量伽马射线的偏振，其具有在MeV-GeV能量范围内的优异的角度精度和灵敏度。气密性氩偏振仪（HARPO）原型的建立，以证明这一概念。它最近在日本的NewSUBARU设施的偏振光子束中进行了测试。我们提出了这个数据采集运行，它证明了HARPO TPC的出色性能。
2015-03-12 astro-ph.IM physics.ins-det
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
Balloon-borne hard X-ray polarimetry with PoGOLite
PoGOLite是一种工作在25-100 keV能量带的硬X射线偏振计。仪器的设计是为观测紧凑的天体物理源而优化的。观测是在高度约40公里的稳定平流层气球平台上进行的。有效面积减小的仪器的第一次气球飞行的主要目标是螃蟹和天鹅座-X1。入射光子的偏振确定使用符合康普顿散射和光吸收事件重建的塑料闪烁体探测器单元的阵列中包围的锗酸铋氧化物（BGO）侧反符合屏蔽和聚乙烯中子屏蔽。自定义的姿态控制系统使偏振计的视场与感兴趣的目标保持一致，补偿恒星运动和扰动，如气球索具中的扭转力。概述了PoGOLite项目，并讨论了命运多舛的处女气球飞行的结果。
2013-03-08 astro-ph.IM
Electron Track Reconstruction and Improved Modulation for Photoelectric X-ray Polarimetry
光电X射线偏振测量的关键是确定光电子的发射方向。由于电子的质量较低，电离轨迹不是直的，偏振测量所需的有用信息主要存储在轨迹的初始部分，其中沉积的能量较少。我们提出了一种新的算法，基于图论中的最短路径问题，重建的二维电子轨迹从测量图像是模糊的，由于横向扩散沿漂移和乘法在气室。与以往的基于矩分析的方法相比，该算法能够更准确地识别高能光子或低压腔产生的复杂径迹的光电相互作用点。这导致更好的位置分辨率和对高能X射线的更高程度的调制。新的算法是合理的，使用模拟和测量与气体像素检测器（GPD），它也应该工作的其他偏振技术，如时间投影室（TPC）。由于这种改进局限于高能带，这种新算法对GPD偏振计的灵敏度的改进有限，但它可能对低压TPC偏振计具有更大的潜力。
2017-03-28 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
POLARIX: a pathfinder mission of X-ray polarimetry
自从X射线天文学诞生以来，光谱、空间和定时观测得到了极大的改进，获得了关于大多数天体源的丰富信息。相反，旋光法基本上还没有被探测到。X射线偏振测量法有望提供额外的信息，获得两个新的可观测量，偏振度和偏振角。POLARIX是一个专门用于X射线偏振测量的飞行任务。它利用气体像素探测器的偏振响应，结合位置灵敏度，在望远镜的焦点上，导致灵敏度的巨大增加。三个气体像素探测器与三个X射线光学器件耦合，这是JET-X任务的遗产。POLARIX将测量时间分辨的X射线偏振，在15弧分$\times$ 15弧分的视场中，角分辨率约为20弧秒，在6 keV下，能量分辨率为20%。对于通量为1 mCrab且观察时间为10^5 s的源，最小可检测极化为12%。该卫星将由Vega发射器送入505公里高度的赤道轨道，遥测下行链路站将设在马林迪。POLARIX卫星的指向将是无陀螺的，它将在一个源的地球掩星期间执行双重指向，从而最大限度地提高科学回报。75%的POLARIX数据向社区开放，而25%以上的SVP（科学验证阶段，1个月的运行）致力于核心计划活动，向相关科学家开放。该任务的计划持续时间为一年加三个月的调试和SVP，适合在该仪器范围内进行大部分基础科学。
2011-05-03 astro-ph.HE astro-ph.IM
CUSP: a two cubesats constellation for Space Weather and solar flares X-ray polarimetry
CUbesat太阳偏振计项目旨在开发一个由两颗绕地球轨道运行的立方体卫星组成的星座，利用每颗卫星上的康普顿散射偏振计测量硬X射线波段的太阳耀斑的线性偏振。CUSP将允许研究磁重联和耀斑磁结构中的粒子加速。CUSP是意大利航天局在Alcor方案框架内核准的A阶段研究项目，目的是开发立方体卫星技术和飞行任务。
2022-08-12 astro-ph.IM astro-ph.SR physics.space-ph
Plasma-Based Etching Approach for GEM Detector Microfabrication at FBK for X-ray polarimetry in space
针对传统GEM制造工艺的局限性，本研究探索在FBK采用RIE等离子体刻蚀方法制作GEM图案，以改善孔纵横比并减少介电体充电，有望提升空间X射线偏振测量的灵敏度。
2024-02-13 astro-ph.IM physics.ins-det
Development of a micro-satellite TSUBAME for X-ray polarimetry of GRBs
TSUBAME是东京工业大学的学生牵头开发的一颗微型卫星，用于测量伽马射线暴的硬X射线偏振，以揭示伽玛射线暴中心引擎的性质。TSUBAME有两种仪器：宽场爆发监测仪（WBM）和硬X射线康普顿偏振仪（HXCP）。我们的目标是在15秒内开始使用HXCP进行观察，使用控制力矩陀螺仪指向航天器。在2014年8月，我们组装了TSUBAME，并在大约2周的时间内进行了集成测试。TSUBAME通过与轨道上的Cute-1.7+ APDI进行通信测试。2014年11月6日，TSUBAME从俄罗斯发射升空，并被送入距离地面500公里的太阳同步轨道。然而，业余无线电设备出现了严重的故障。因此，我们直到2015年2月10日才能启动X射线传感器。在本文中，我们报告了TSUBAME系统和发射后的进展。
2015-03-06 astro-ph.HE 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
Demonstration of nuclear gamma-ray polarimetry based on a multi-layer CdTe Compton Camera
本文利用多层CdTe康普顿相机和847-keV极化伽马射线进行实验，验证了其作为高偏振灵敏度和合理探测效率的可靠伽马射线偏振计的能力。
2024-02-15 astro-ph.IM nucl-ex physics.ins-det
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
