Development of the X-ray polarimeter using CMOS imager: polarization sensitivity of a $1.5~{\rm μm}$ pixel CMOS sensor
本研究针对cipher项目开发X射线成像偏振仪，通过光束实验评估佳能1.5μm像素CMOS传感器的调制因子，其在6–22keV范围超2.5μm传感器，还推断探测层厚度，为更灵敏偏振仪开发提供方向。
2024-05-29 astro-ph.IM
Gamma-ray burst localisation strategies for the SPHiNX hard X-ray polarimeter
SPHiNX是一项拟议的伽马射线暴偏振计飞行任务，在50-600千电子伏的能量范围内运行，目的是研究瞬发发射阶段。SPHiNX的偏振灵敏度随着GRB天空位置的不确定性增加而降低。通过Geant 4模拟探索了SPHiNX设计定位GRB位置的独立能力。使用三种不同的程序可以在几度的水平上进行定位。这导致大部分（> 80%）观测到的伽玛暴由于定位的不确定性而具有可忽略的（< 5%）偏振灵敏度降低。
2019-01-25 astro-ph.IM
HARPO: a TPC as a gamma-ray telescope and polarimeter
气体时间投影室可用于伽马射线天文学，具有优异的角度精度和对微弱源的灵敏度，并通过测量光子转换为$e^+e^-$对来进行偏振测量。我们提出了预期的性能在模拟和最近开发的演示测试在偏振光子束。
2014-07-28 astro-ph.IM physics.ins-det
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
Gas Gain Measurements from a Negative Ion TPC X-ray Polarimeter
基于气体的时间投影室（TPC）已被证明是具有优异量子效率同时实现大调制因子的高灵敏度X射线偏振计。为了观测伽马射线暴（GRB）的瞬发X射线辐射的偏振，需要一个大面积探测器。当漂移距离大时，标准TPC中的电子云的扩散可能阻碍测量良好的调制。因此，我们建议使用负离子TPC（NITPC）与硝基甲烷（CH3NO2）作为电子捕获剂。由于负离子与周围气体的热耦合，负离子的扩散比电子的扩散减少。这允许更大面积的检测器，因为漂移距离可以增加而不会使偏振计调制降级。负离子的速度也比电子慢约200倍，这使得读出电子设备的操作速度更慢，从而降低了仪器的功率。为了优化NITPC的设计，我们测量了气体增益与SciEnergy气体电子倍增器（GEM）在单和双GEM配置。每种设置都用不同的气体组合、浓度和压力进行测试：P10 700 Torr，在不同CO2浓度下的Ne+CO2 700 Torr和Ne+CO2+CH3NO2 700 Torr。我们报告增益作为总电压的函数，从GEM堆栈的顶部到底部测量，并作为上面列出的气体浓度的漂移场强度的函数。在5.9千电子伏的光电子轨道的例子也被提出。
2013-08-05 astro-ph.IM physics.ins-det
Optimization of the final settings for the Space-borne Hard X-ray Compton Polarimeter POLAR
POLAR是一种紧凑型宽视场星载探测器，专用于精确测量能量范围从50 keV到500 keV的瞬态源发射的硬X射线的线性偏振。它由1600个塑料闪烁体棒组成，分为25个探测器模块，用作伽马射线探测材料。它的能量范围的灵敏度进行了优化，从伽马射线暴的即时发射光子的检测。测量的伽玛暴偏振提供了独特的信息，发射机制，以及对伽玛暴喷流的成分和结构。POLAR仪器由瑞士、中国和波兰的国际合作开发。它于2016年9月15日在中国空间实验室TG-2上发射升空。基于地面校准数据，计算并验证了几个高电压和阈值设置，以获得不同的能量范围和优化的信号背景条件，用于不同的测量目的。在本文中，我们提出了优化过程的细节和当前的测试结果。
2017-07-07 astro-ph.IM nucl-ex physics.ins-det
Fine pitch CdTe-based Hard-X-ray polarimeter performance for space science in the 70-300 keV energy range
X射线天体物理源几乎完全通过成像，光谱和定时分析来表征。然而，由于中子星或黑洞中存在的某些辐射机制仍不清楚，因此需要更多的观测参数。偏振测量将在区分不同的X射线发射模型中发挥关键作用。这种能力成为下一代高能空间提案的强制性要求。我们已经开发了一种基于CdTe的细间距成像光谱仪，Caliste，能够响应这些新的要求。在580微米的间距和1 keV的能量分辨率为60 keV时，我们能够准确地重建光子的入射通量的偏振角和偏振分数，这些光子在晶体内康普顿扩散后散射90°。由于其在成像和光谱测定方面的高性能，Caliste成为高能偏振测量的强大设备。在本文中，我们提出了这种测量的原理和获得的结果：一方面，我们描述了我们已经开发的模拟工具，以预测在50-300 keV的能量范围内的极化性能。另一方面，我们比较模拟结果与实验数据在ESRF ID 15 A（欧洲同步辐射设施）使用单能量偏振光束之间的35和300千电子伏的调整。我们表明，它是可能的，与此检测器，以确定高精度的偏振参数（方向和分数）为不同的照射条件。应用一个明智的能源选择我们的数据集，我们达到了显着的灵敏度水平，其特征在于在200-300千电子伏范围内的最佳品质因数为0.78。我们还评估了我们的设备在70千电子伏，其中硬X射线镜已经可用的灵敏度;测得的Q因子为0.64，在70千电子伏。
2015-05-05 astro-ph.IM hep-ex
Design and testing progress towards the first flight of the rocket experiment demonstration of a Soft X-ray Polarimeter (REDSoX)
MIT Kavli Institute（麻省理工学院卡弗里研究所）；NASA Marshall Space Flight Center（美国国家航空航天局马歇尔太空飞行中心）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）
本文介绍NASA资助的REDSoX探空火箭任务的设计与测试进展，该任务拟于2028年首飞，将搭载含CAT光栅、LGML反射镜等的偏振计，测量0.2-0.4 keV波段偏振，补充IXPE的观测。
2026-07-31 astro-ph.IM
Design and Performance of the X-ray polarimeter X-Calibur
X射线偏振测量有望提供有关高能天体物理源的新的定性信息，如双黑洞系统、微类星体、活动星系核、中子星和伽马射线暴。我们设计，建造和测试的X射线偏振计，X-Calibur，用于在球载InFOCuS掠入射X射线望远镜的焦平面。X-Calibur将低Z散射器与CZT探测器组件相结合，利用偏振光子优先垂直于电场方向散射的事实来测量20- 80 keV X射线的偏振。X-Calibur实现了约80%的高检测效率。X-Calibur探测器组件已完成、测试并完全校准。在康奈尔高能同步辐射源上成功地测量了对偏振X射线束的响应。本文介绍了X-Calibur旋光仪的设计、校准和性能。原则上，类似的星载散射偏振计可以在更宽的2- 100 keV能带上工作。
2014-12-19 astro-ph.IM
Progress toward a Soft X-ray Polarimeter
我们正在开发的望远镜设计能够测量线性X射线偏振在宽带使用传统的光谱光学仪器。多层镀膜镜是这种方法的关键，被用作布儒斯特角的布拉格反射器。通过对多层反射镜进行横向分级并与分光计的色散相匹配，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。我们目前的实验室工作的进展，以证明现有的横向梯度多层镀膜镜对的能力。我们还提出了亚轨道火箭实验的计划，旨在检测偏振水平为12-17%的活动星系核在0.1-1.0千电子伏波段。
2013-09-17 astro-ph.IM
A fully autonomous data center for the space-borne hard X-ray Compton polarimeter POLAR developed at PSI
POLAR是一个空间硬X射线康普顿偏振计，由瑞士、中国和波兰的研究所合作建造。偏振的精确检测可以是揭示例如伽马射线暴（GRB）或太阳耀斑（SF）的发射机制的有力工具。POLAR配备了1600个闪烁体棒的阵列，其尺寸可用于精确测量能量范围从50 keV到500 keV的硬X射线的偏振。该仪器于2016年9月15日在中国空间实验室TG-2上发射升空，为期3年。其在太空中运行的遥测数据每天可达50 GB。为了存储和处理如此大量的数据，需要专用硬件和专用软件。此外，持续的数据流入还需要完全自动化和安全的数据处理。为此，在PSI设立了一个专门的数据中心。我们提出了它的设计思想和结构，以及演示的主要功能，数据处理，快速查看实用程序和报警功能。
2019-04-17 astro-ph.IM
Calibration of the Space-borne Compton Polarimeter POLAR flight model with 100% polarized X-ray beams
POLAR是一种星载探测器，设计用于精确测量50 keV - 500 keV能量范围内伽马射线暴瞬发辐射的伽玛射线偏振。POLAR是一种紧凑型康普顿旋光仪，由40个$\times$ 40塑料闪烁体条组成，由25个多阳极光电倍增管读出。2015年5月，我们在欧洲同步辐射装置光束线ID 11 aming上用100\%偏振X射线束对POLAR飞行模型进行了一系列测试，以研究POLAR飞行模型对偏振X射线束的阈值、通道间串扰和响应。本文介绍了数据分析方法和一些分析结果。结果表明，POLAR FM具有良好的极化性能。
2017-04-24 astro-ph.IM nucl-ex physics.ins-det
Optimization of the Design of the Hard X-ray Polarimeter X-Calibur
我们报告的优化硬X射线偏振计X-Calibur的高空气球飞行在焦平面的InFOCμS X射线望远镜从萨姆纳堡（NM）在2013年秋季。X-Calibur将用于康普顿散射光子的低Z闪烁体板与用于光吸收散射光子的高Z碲锌镉（CZT）探测器组件相结合。探测器利用了这样的事实，即偏振光子康普顿散射优先垂直于电场取向。X-Calibur实现了一阶单位的高检测效率，并达到了接近理论上最佳的灵敏度。在本文中，我们讨论了优化设计的仪器的基础上的蒙特卡罗模拟偏振和非偏振X射线光束和最重要的背景成分。我们计算的灵敏度旋光仪即将到来的气球飞行从萨姆纳堡和额外的更长的气球飞行更高的吞吐量的镜子。最后，我们强调，卫星上的康普顿偏振计的任务，可以使用到几个千电子伏的能量。
2012-12-18 astro-ph.IM
A Transmissive X-ray Polarimeter Design For Hard X-ray Focusing Telescopes
X射线定时和偏振（XTP）是未来星载X射线观测站的一个任务概念，目前已选定用于早期研究。提出了一种基于时间投影气室的新型X射线偏振计的设计。偏振计放置在焦平面上方，有一个额外的后窗，允许硬X射线穿透（在6 keV时透射率接近80%）并到达焦平面上的探测器。这样的设计是为了补偿气体探测器的低探测效率，以较低的灵敏度为代价，并且可以最大限度地提高多层硬X射线望远镜的科学回报，而不会有移动焦平面仪器的风险。根据目前的仪器配置，在观测时间为10^5 s的情况下，对于1 mCrab源，最小可探测偏振的灵敏度预计为3%。我们目前的初步测试结果，包括光电子轨迹和调制曲线，使用测试室和极化X射线源在实验室中。
2015-09-15 astro-ph.IM
Analysis of the Data from Compton X-ray Polarimeters which Measure the Azimuthal and Polar Scattering Angles
X射线偏振测量有可能为我们理解星系致密天体（如双黑洞系统和中子星）以及河外天体（如活动星系核、耀变体和伽马射线暴）做出关键贡献。此外，几个粒子天体物理学的主题可以解决，包括独特的灵敏度测试洛伦兹不变性。在10 keV到几MeV的能量范围内，康普顿旋光计达到最佳性能。在本文中，我们评估的好处，来自使用的方位角和极角的康普顿散射光子的分析，而不是单独使用的方位角散射角。我们研究的情况下，一个理想的康普顿旋光仪和表明，一个极大似然分析，它使用两个散射角降低了最小可检测偏振（MDP）的~20%相比，一个标准的分析的基础上的方位角散射角。可以测量偏振分数和偏振方向的精度提高了类似的量。最后，我们讨论了各种偏振计实验的极大似然分析方法的潜在应用。
2011-03-07 astro-ph.IM
Gamma-Ray Burst Polarimeter - GAP - aboard the Small Solar Power Sail Demonstrator IKAROS
小型太阳帆演示器“IKAROS”是日本的工程验证航天器，于2010年5月21日在JAXA种子岛航天中心由H-IIA火箭发射。IKAROS有一个巨大的帆，直径20米，这是由薄聚酰亚胺膜。该帆将太阳辐射压力转化为IKAROS的推进力，并加速航天器。IKAROS上的伽马射线暴偏振仪（GAP）是第一台在IKAROS巡航阶段观测伽马射线暴（GRB）的伽玛射线偏振的偏振仪。GAP是一个重量为3.8公斤，尺寸为17厘米的微型探测器，能量范围在50-300 keV之间。GAP探测器也起到了行星际网络（IPN）的作用，以确定伽玛暴的方向。伽玛射线偏振探测的原理是康普顿散射的各向异性。GAP作为伽玛暴偏振计工作，其中心塑料探测器与周围CsI探测器之间采用全重合模式。GAP是天文史上第一台专门用于观测伽玛射线偏振的仪器。在本文中，我们介绍了GAP探测器及其地面和机载校准。
2010-10-26 astro-ph.IM
Design and tests of the hard X-ray polarimeter X-Calibur
X射线偏振测量有望提供有关高能天体物理源的新的定性信息，如双黑洞系统、微类星体、活动星系核和伽马射线暴。我们设计、建造并测试了一台硬X射线偏振计X-Calibur，用于InFOCuS掠入射硬X射线望远镜的焦平面。X-Calibur将低Z康普顿散射器与CZT探测器组件相结合，利用极化光子康普顿散射优先垂直于电场方向的事实来测量10-80 keV X射线的极化。X-Calibur实现了阶数单位的高检测效率。
2011-09-29 astro-ph.IM
Analyzing the Data from X-ray Polarimeters with Stokes Parameters
X射线偏振测量有望提供有关天体物理学黑洞内部吸积流的几何形状以及中子星及其周围物质和电磁性质的独特信息。在本文中，我们讨论了使用斯托克斯参数的可能性-在无线电，红外线和光学偏振测量中常用的工具-从X射线偏振计，如散射偏振计和光电效应偏振计，测量检测到的X射线的线性偏振分析的数据。基于方位散射角（在散射偏振计的情况下）或电子喷射角的方位分量（在光电效应偏振计的情况下），可以计算探测器中记录的每个事件的斯托克斯参数。由于斯托克斯参数的加性，分析简化为将各个事件的斯托克斯参数相加并减去表征背景（如果存在）的斯托克斯参数。这种分析的主要优点在于，斯托克斯参数的误差可以容易地计算并且表现良好-与偏振分数和偏振方向的误差形成鲜明对比。我们通过导出几个有用的公式来证明Stokes分析的能力，例如，用于检测$N_S$信号和$N_{BG}$背景事件的偏振分数和偏振方向的预期误差，在存在不可忽略的信号背景污染的情况下信号和背景区域的最佳观测时间，以及当遵循该规定时可以实现的最小可检测偏振（MDP）。
2015-02-27 astro-ph.IM
Data Analysis for a Balloon Borne Compton Polarimeter
伽马射线偏振仪实验（GRAPE）是一种用于50-500 keV伽马射线的气球载康普顿偏振仪，于2014年第二次成功飞行。GRAPE由24个准直偏振仪模块组成。每个模块由64个矩形散热器元件组成，网格为8个$\times$ 8（36个塑料散热器被28个CsI散热器包围）。GRAPE使用2个探测器元件之间的光子散射事件来测量所测量光子的偏振。GRAPE于$^{\text{th}}$ 2014年9月26日上午从新墨西哥州萨姆纳堡起飞。GRAPE在漂浮高度上观察了14.4小时，Crab（主要目标）观察了1.8小时（最初计划为8小时）。背景在飞行高度的观测中占主导地位，这取决于许多飞行和仪器参数（高度、仪器指向、温度等）。提出了一种基于主成分分析（PCA）的方法，利用变化的参数估计螃蟹的背景。我们的仪器设计考虑到光从闪烁体元件射出并溢出到相邻阳极所引起的光学串扰（已知问题）。开发了一个模型来表示串扰，这是纳入我们的模拟和仪器响应。分析的重点是阶段综合数据（由于缩短观察期的统计数据有限）。测量了光子指数为1.70 $\pm$ 0.24和归一化为1.01 $\pm$ 1.35 ph/keV/s/cm $^2$的幂律光谱。在70-200 keV能量范围内，测量了相位积分Crab观测的偏振分数为0.43 $\pm$ 0.4，偏振角为56 $^\circ \pm$ 30 $^\circ$。这个结果不足…
2020-12-23 astro-ph.HE astro-ph.IM
On the operation of X-ray polarimeters with a large field of view
线偏振测量是高能天体物理研究的热点之一。以光电效应为基础的气体探测器为设计灵敏仪器铺平了道路，在过去几年中，提出了以这些气体探测器为基础的飞行任务建议，能量范围从大约2千电子伏到几十千电子伏。此外，一些基于康普顿散射的偏振计也被批准或讨论用于以更高能量发射机载气球或空间卫星。这些仪器通常专用于窄视场望远镜或准直仪的定点观测，但也有针对明亮瞬态源的偏振测量的项目，如软伽马中继器或伽马射线暴的即时发射。鉴于天空中此类事件的不稳定外观，这些偏振计具有大的视场以捕获合理数量的事件，因此，光子可能会离轴撞击探测器。这显著地改变了仪器对偏振的响应，无论是否涉及光吸收或康普顿散射。而不是简单的余弦平方依赖预期的偏振光子入射轴上，响应从来不是纯粹的余弦和系统的调制也出现非偏振辐射。我们调查这些差异的起源，并提出了一个分析处理证明，实际上这种系统的影响是目前的仪器如何运作的自然后果。我们的分析提供了预期的响应光电或康普顿偏振仪的光子撞击与任何倾斜和偏振态。
2013-12-09 astro-ph.IM
Gain factor and parameter settings optimization of the new gamma-ray burst polarimeter POLAR
作为一个空间探测器，POLAR的设计目的是对具有统计意义的事件样本进行伽马射线暴的硬X射线偏振测量，其精度前所未有。在其开发阶段，进行了一些测试，校准运行和验证测量，以验证仪器功能和优化操作参数。在本文中，我们提出的增益优化的结果连同验证数据的过程中获得的广泛的实验室和环境测试。特别是，我们专注于曝光的$^{137}$ Cs放射源和偏振计的所有1600个检测通道的增益依赖于高电压的测定。该仪器的性能进行了详细描述相对于动态范围，能量分辨率和温度依赖性。增益优化算法和响应非均匀性的研究也进行了广泛的讨论。下面介绍的结果构成了开发POLAR校准和运行数据库的重要部分。
2017-03-15 astro-ph.IM physics.ins-det
A Study of Background Conditions for Sphinx--The Satellite-Borne Gamma-Ray Burst Polarimeter
SPHiNX是一种拟议的星载伽马射线暴偏振计，工作能量范围为50-500 keV。该任务旨在通过偏振测量来探索伽马射线暴瞬发的基本机制。优化SPHiNX的信号背景比是设计阶段的一项重要任务。在这项工作中使用的Geant 4蒙特卡罗工具包。从模拟结果来看，南大西洋异常（SAA）外的总背景约为323计数/秒，主要是宇宙X射线背景和伽马射线，分别占总背景的约60%和约35%。来自中子、初级和次级宇宙射线的本底可以忽略不计。当SPHiNX在轨运行一年时，SAA捕获的质子引起的延迟本底约为190计数/秒。由此产生的~513计数/秒的总背景水平允许在两年的任务寿命期间确定~50个伽玛暴的极化，其中最小可检测极化小于30%。
2018-09-18 astro-ph.IM
Development of a Thomson X-ray Polarimeter
我们描述了目前的状态的设计和开发的汤姆逊X射线偏振计适合于一个小卫星的任务。目前，我们正在考虑两个检测器的几何形状，一个使用放置在散射元件的四个侧面上的矩形检测器，另一个使用单个圆柱形检测器，散射元件位于中心。矩形探测器配置已被制造和测试。圆柱形探测器目前正在制造中。为了补偿卫星的任何指向偏移，已经开发了具有平顶响应的准直器，其在角度范围内提供恒定的有效面积。我们还研制了一台双晶单色器/偏振器，用于偏振仪的测试和校准。这里介绍了开发活动的初步测试结果。
2010-09-04 astro-ph.IM
Calibration and performance studies of the balloon-borne hard X-ray polarimeter PoGO+
在硬X射线波段对天体源进行偏振观测，可以提供有关发射机制和源几何形状的新信息。PoGO+是一个康普顿散射偏振计（20-150千电子伏），经过优化，用于从2016年夏季欧洲探空火箭发射场空间中心发射的平流层球载平台观测蟹状星云（脉冲星和风星云）和天鹅座X-1（黑洞双星）。在飞行之前，偏振计的响应已经用偏振和非偏振X射线进行了研究，从而可以验证基于Geant 4的仿真模型。螃蟹观测的预期调制因子被发现是$M_{\mathrm{Crab}}=(41.75\pm0.85)\%$，导致预期的最小可检测偏振（MDP）的$7.3\%$为7天的飞行。这将允许测量至少具有$5σ$统计显著性的螃蟹偏振参数，假设偏振分数$\sim20\%$ $-$比2013年飞行的PoGOLite Pathfinder任务有显著改进，PoGO+设计是从PoGOLite Pathfinder任务开发的。
2017-03-22 astro-ph.IM
In-orbit Operation and Performance of the CubeSat Soft X-ray Polarimeter PolarLight
PolarLight是一种小型软X射线偏振仪，搭载于CubeSat上，于2018年10月29日发射到低地球轨道。2019年3月，PolarLight开始全面运行，从那时起，对蟹状星云，Sco X-1和背景区域进行了定期观测。在这里，我们报告的操作，校准和性能的偏振光在轨道上。在此基础上，我们讨论了如何运行一个低成本，共享立方体卫星空间天文学，以及立方体卫星如何在现代空间天文学的技术演示，科学观测和学生培训中发挥作用。
2020-09-02 astro-ph.IM
Calibration of Gamma-ray Burst Polarimeter POLAR
伽马射线暴（GRB）是宇宙中最强烈的爆炸，可能与黑洞的产生有关。磁场结构和爆发动力学可以影响所发射的伽马射线的极化。精确的偏振探测是揭示伽玛射线暴机制的最终工具。POLAR是一种星载康普顿散射探测器，用于精确测量伽玛射线暴偏振。它由40个$\times$ 40个塑料闪烁体条阵列组成，由25个多阳极PMT（MaPMT）读出。它计划于2016年在中国空间实验室TG2上发射升空。我们提出了一个专门的方法，极化校准和一些校准结果的基础上结合使用的实验室放射源和偏振X射线束从欧洲同步辐射设施。它们包括能量响应的校准、能量转换因子与高电压的计算以及阈值、串扰贡献和偏振调制因子的确定。
2015-12-09 astro-ph.IM physics.ins-det
Performance of the MeV gamma-ray telescopes and polarimeters of the future. $γ\to e^+ e^-$ in silicon-detector active targets
正在开发一些技术，以解决康普顿望远镜和望远镜对之间存在的巨大灵敏度差距，并将偏振测量扩展到MeV伽马射线世界。我的特点的一个活跃的目标的属性，详细说明了各种贡献的角分辨率，使用一个完整的五维事件发生器的贝特-海特勒微分截面。用同样的工具，我还检查了在转换晶片中的多重散射引起的偏振不对称性的稀释。
2019-06-25 astro-ph.IM
X-ray Spectro-polarimetry with Photoelectric Polarimeters
我们推导出一个概括的前向拟合X射线光谱，包括线性偏振的X射线源，适合于预期的下一代空间光电偏振计。我们表明，包括偏振灵敏度需要联合拟合到三个观察到的光谱，每个斯托克参数，I（E），U（E），和Q（E）。Stoke I（E）（总强度谱）的方程与没有偏振敏感性的熟悉情况相同，并且对于该熟悉情况，模型预测谱通过源谱F（E '）与熟悉的能量响应函数e（E'）*R（E '，E）的卷积获得，其中e（E'）和R（E '，E）分别是有效面积和能量再分布矩阵。除了能量谱之外，U（E）和Q（E）的两个新关系分别包括源偏振分数和位置角相对于能量a（E '）和psi'_0（E'），并且这些关系的模型预测谱通过与“调制”能量响应函数m（E '）*e（E'）R（E，E '）的卷积来获得，其中m（E '）是量化偏振计对100%偏振辐射的角响应的能量相关调制分数。我们提出的响应参数适合拟议的PRAXyS小型探测器天文台的模拟结果来说明的程序和方法，我们讨论了光电偏振计的一些方面与了解他们的校准和操作。
2017-03-02 astro-ph.IM
Development of a Hard X-ray focal plane Compton Polarimeter: A compact polarimetric configuration with Scintillators and Si photomultipliers
宇宙源的X射线偏振测量提供了两个独特的参数，即偏振度和偏振角，可以探测致密物体附近的发射机制和几何形状。具体而言，硬X射线偏振测定法更有价值，因为预期源在较高能量下固有地高度偏振。随着NuSTAR硬X射线光学器件的成功实现，现在可以将康普顿偏振计设想为焦平面探测器。这样的配置很可能在具有宽能带的硬X射线中提供灵敏的偏振测量。我们正在研制一种焦平面硬X射线康普顿偏振计，它由一个塑料闪烁体作为主动散射体，周围是一个CsI（Tl）闪烁体圆柱阵列。散射体为5 mm直径和100 mm长的塑料闪烁体（BC 404），通过普通PMT观察。由塑料散射体散射的光子由16个CsI（Tl）倍增器（5 mm x 5 mm x 150 mm）的圆柱形阵列收集，其由Si光电倍增器（SiPM）读取。新一代SiPM的使用确保了仪器的紧凑性，这对于焦平面探测器的设计至关重要。这种偏振配置的预期灵敏度和塑性散射体的完整表征，特别是在较低能量下，已经在Chattopadhyay等人（Exp. Astron.35，391-412，2013; Astrophys. J.Suppl.212，12，2014）。在本文中，我们描述了耦合到SiPM的CsI（Tl）吸收剂。我们还提出了从完全组装配置的康普顿旋光计的实验结果。
2015-10-22 astro-ph.IM
Expected performance of a hard X-ray polarimeter (POLAR) by Monte Carlo Simulation
对伽马射线暴（GRB）瞬发辐射的偏振测量可以为理解中心引擎的性质提供诊断信息。POLAR是一种小型偏振计，专门用于测量50-300 keV之间的伽玛暴的偏振，计划于2012年左右在中国空间实验室发射。在中国科学院高能物理研究所正在建造POLAR样机的同时，已经完成了初步的蒙特卡罗模拟，以达到预期的性能。计算了不同探测器配置和触发策略下的调制因子、效率和有效面积、背景速率和最小可探测偏振（MDP）。在优化的探测器结构和触发策略下，在总重量不超过30 kg的约束下，可以实现确定大多数伽玛暴是否为强极化伽玛暴的首要科学目标，在保守的探测器结构下，MDP < 10%的情况下，每年可以探测到约9个伽玛暴
2009-07-20 astro-ph.IM
Development of Solar Flare X-ray Polarimeter with Micro-Pixel CMOS Sensors
本研究研制了基于微像素CMOS传感器的太阳耀斑X射线偏振仪，通过同步辐射实验测得其6-22 keV能段调制因子5-15%、10 keV量子效率3-4%，搭配10 cm²有效面积望远镜可探测M级耀斑的弱偏振信号。
2025-09-04 astro-ph.IM
X-Ray Polarimetry
本文综述了基于光电效应、布拉格反射和康普顿散射的X射线偏振测量和电流探测技术的基本原理。高空间分辨率充气X射线探测器的最新技术进步使得利用光电效应的高效偏振计成为可能，这为2-10 keV波段的X射线偏振测量带来了巨大的科学希望。多层膜光学器件制造技术的进步使得基于布拉格反射的宽带软X射线偏振计的研制成为可能。闪烁体和固态硬X射线探测器的发展促进了模块化、大面积康普顿散射偏振计和适合与聚焦X射线望远镜一起使用的紧凑装置的构造。
2016-01-08 astro-ph.IM
Hard X-Ray Focal-Plane Compton Spectro-Polarimeter: Detector Development and Sensitivity Evaluation
Physical Research Laboratory（物理研究实验室）；INAF-IAPS（意大利国家天体物理研究所-空间天体物理研究所）；Kavli Institute of Particle Astrophysics and Cosmology, Stanford University（斯坦福大学卡弗里粒子天体物理学与宇宙学研究所）
该研究基于CXPOL概念研制硬X射线光谱偏振仪，通过Geant4模拟与原型测试验证其性能，表明位置灵敏康普顿焦面仪器在下一代硬X射线光谱偏振测量中潜力巨大。
2026-08-04 astro-ph.IM
Discrimination of background events in the PolarLight X-ray polarimeter
PolarLight是一种星载X射线偏振计，通过电离室中的电子跟踪来测量X射线偏振。它是一种准直仪器，因此会受到整个探测器平面上背景的影响。大多数背景事件是由高能带电粒子引起的，并且显示出与感兴趣的X射线产生的电离形态不同的电离形态。通过比较在源观测和离源观测，我们发现这两个数据集在图像属性上显示出不同的分布。获得了源和背景分布之间的边界，并可用于背景判别。这种方法可以去除70%以上的PolarLight测量的背景事件。这接近可去除的背景分数的理论上限，并证明其有效性。对于蟹状星云的观测，背景污染在区分后从25%降低到8%，表明偏振光的偏振灵敏度约为0.2蟹状星云。这项工作也为未来的X射线偏振望远镜提供了见解。
2021-05-13 astro-ph.IM
Optimising a balloon-borne polarimeter in the hard X-ray domain: from the PoGOLite Pathfinder to PoGO+
PoGOLite是一种球载硬X射线偏振仪，专门用于研究点源。使用塑料闪烁体单元的阵列记录康普顿散射事件，以确定能量范围为20 - 240 keV的入射X射线的偏振。2013年，从瑞典欧洲探空火箭发射场发射后，完成了为期14天的近绕极气球飞行，测量了蟹状星云发射的线性偏振。在“开拓者”号这次飞行经验的基础上，正在对偏振计进行改进，以提高2016年第二次飞行的性能。基于Geant 4蒙特卡罗模拟的这种优化考虑了源特性、仪器响应和由大气中子主导的背景环境。本文介绍了旋光仪的优化，并详细介绍了相关的性能提高。由此产生的设计，PoGO+，预计将提高螃蟹的最小可检测偏振（MDP）从19.8%到11.1%，为期5天的飞行。假设与2013年飞行期间测量的蟹状星云偏振分数相同，MDP的这种改进将允许5σ约束结果。它还允许研究星云发射（蟹状星云关闭脉冲）和天鹅座X-1（如果处于硬态）。
2016-06-14 astro-ph.HE astro-ph.IM
The soft X-ray spectrometer polarimeter SolpeX
我们提出了一种新的X射线组装功能相关的仪器块，旨在测量太阳耀斑和活跃区（AR）光谱从俄罗斯仪器复杂KORTES，将安装在国际空间站（ISS）。SolpeX由三个模块组成：快速旋转多平面晶体布拉格光谱仪，针孔X射线光谱成像仪和布拉格偏振计。这种测量块的组合将提供一个机会来探测/测量软X射线发射线/连续谱中可能的X射线偏振，并记录太阳耀斑的光谱，特别是在其脉冲阶段。偏振韧致辐射和线辐射可能是由于定向粒子束与耀斑密度较大的区域发生碰撞而产生的。作为蒸发的结果，预期X射线光谱分量会发生多普勒频移，这也将被测量。在本文中，我们提出了三个SolpeX块的建设细节，并讨论其功能。预计将于2020/2021年向ISS交付带有SolpeX的KORTES。
2019-03-14 astro-ph.IM astro-ph.SR
Neural network analysis of X-ray polarimeter data
本章提出基于深度神经网络的方法，通过从二维光电子径迹图像提取信息并剔除无效事件，提升X射线偏振计观测的灵敏度，在IXPE模拟中使最小可探测偏振改善<0.75倍。
2022-06-21 astro-ph.IM
A Small Satellite Version of a Broad-band Soft X-ray Polarimeter
本文提出小卫星版宽带软X射线偏振计PiSoX，通过将闪耀光栅色散与横向渐变多层膜匹配，在35–75埃波段实现超过90%的偏振调制因子，用于测量天体X射线源的线偏振分数和方向。
2020-12-04 astro-ph.IM
A Focal-plane X-ray Polarimeter with Spectral and Timing Capabilities for Future Missions
INAF Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali（意大利国家天体物理研究所）；Physikalisches Institut, Universität Bonn（波恩大学物理研究所）；Padua University（帕多瓦大学）；Università di Ferrara（费拉拉大学）；Technical University of Denmark（丹麦技术大学）
该研究研发了一种兼具光谱与计时能力的焦平面X射线偏振计原型，基于Ar/DME气体和Timepix3读出ASIC，可在2-30 keV波段实现高灵敏度偏振测量，适配未来高能天体物理观测任务。
2026-08-04 astro-ph.HE astro-ph.IM
POLAR: A Space-borne X-Ray Polarimeter for Transient Sources
POLAR是一种新型的紧凑型康普顿X射线偏振计，设计用于测量伽马射线暴（GRB）和其他强瞬态源（如软伽玛中继器和太阳耀斑）在50-500 keV能量范围内的瞬发发射的线偏振。对天体物理源偏振的详细测量将有助于更好地理解源的几何形状和发射机制。由于其大的调制因子、有效面积和视场，预计POLAR每年都能观测到几个最小可探测偏振度小于10%的伽玛暴。POLAR由1600个低Z塑料闪烁体条组成，分为25个独立的模块单元，每个单元由一个平板多阳极光电倍增管读出。本文介绍了POLAR的设计，并给出了用同步辐射对POLAR的工程和鉴定模型（EQM）的一个模块单元进行的试验结果。在建造和测试完完整的EQM之后，我们将在2011年开始建造飞行模型，预计2013年发射。
2010-12-16 astro-ph.HE astro-ph.IM
The design and flight performance of the PoGOLite Pathfinder balloon-borne hard X-ray polarimeter
自X射线天文学问世以来的50年里，由于探测和表征X射线的新实验技术的发展，科学上取得了许多进展。然而，对X射线偏振的观测却没有经历类似的发展。这是一个缺点，因为与X射线源的性质相关的过多的开放性问题可以通过测量发射的X射线的线性偏振来解决。PoGOLite Pathfinder是一种球载硬X射线偏振计，在稳定的观测平台上工作，能量范围为25 - 240 keV。极化是确定使用重合的能量存款在一个分段的阵列包围的BGO反符合系统和聚乙烯中子屏蔽塑料闪烁。PoGOLite探路者于2013年7月从瑞典航天公司欧洲探空火箭发射场空间中心发射。完成了一次近绕极飞行，飞行时间约为两周。的探路者设计的飞行性能进行了讨论的三个螃蟹观测。观测的信号背景比为0.25 $\pm$ 0.03，最小可检测偏振（99% C.L.）为（28.4 $\pm$ 2.2）%。根据2013年首飞期间获得的经验，概述了继续实施PoGOLite方案的战略。
2015-08-13 astro-ph.IM
The gas pixel detector as a solar X-ray polarimeter and imager
太阳是最近的天体物理源，在X射线波段发射非常强烈。对太阳耀斑等高能事件的研究可以帮助我们了解恒星磁场的行为。在文献中发表了许多关于偏振预测的研究，对于涉及热和/或非热过程发射的各种太阳耀斑模型，但在X射线波段的观测从未详尽无遗。气体像元探测器（GPD）是为实现远天体物理源的X射线偏振测量和X射线成像而设计的。在这里，我们提出的可能性，采用这种仪器的观测我们的太阳在X射线波段。
2011-11-28 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
A new NASA Pioneer: the Globe Orbiting Soft X-ray Polarimeter (GOSoX)
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；NASA Marshall Space Flight Center（美国国家航空航天局马歇尔太空飞行中心）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；Eberhard Karls University of Tübingen（蒂宾根大学）；University College London（伦敦大学学院）；Universita degli Studi di Padova（帕多瓦大学）；Louisiana State University and A&M College（路易斯安那州立大学）；University of Maryland Baltimore County（马里兰大学巴尔的摩县分校）；St. Mary’s University（圣玛丽大学）
NASA研发基于REDSoX的GOSoX软X射线偏振计，适配多机构研制的核心组件，可测0.2-0.4 keV波段偏振，MDP达3%-10%，计划2030年发射。
2026-08-05 astro-ph.IM
Imaging Polarimeter for a Sub-MeV Gamma-Ray All-Sky Survey using an Electron-Tracking Compton Camera
X射线和伽马射线偏振测量是研究各种天体的几何和磁结构的一种很有前途的工具，如双黑洞或伽马射线暴（GRB）。然而，在少数最亮的物体中检测到了统计上显著的偏振。即使未来的偏振计使用X射线望远镜预计观察弱持续源，有没有有效的方法来调查瞬态和偶然的来源与宽视场（FoV）。在这里，我们提出了一个电子跟踪康普顿相机（ETCC）作为一个高灵敏度的伽马射线成像偏振计。ETCC基于定义明确的点扩散函数实现出色的成像，可在高达2 $π$ sr的FoV范围内提供强大的背景抑制和高调制因子。重要的是，我们证明了第一次在离轴入射和巨大的背景下使用SPring-8偏振X射线束的现实条件下的调制因子的稳定性。对于倾斜角为30 $^\circ$的离轴入射，在150 keV下测得的ETCC调制因子为0.65 $\pm$ 0.01，与130 keV下轴上入射的调制因子0.58 $\pm$ 0.02相比，ETCC的调制因子没有降低。这些测量结果与仿真结果是一致的。因此，我们发现Tanimori等人（2015年）提出的卫星ETCC将提供13 mCrab的弱持久源的全天巡天，其中10 $^{7}$ s曝光量为10%偏振，超过20个GRB下降到$6\times10^{-6}$ erg cm $^{-2}$通量和10%偏振，为期一年的观测。
2017-03-22 astro-ph.IM
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
Design of the telescope truss and gondola for the balloon-borne X-ray polarimeter X-Calibur
近年来，X射线偏振测量法受到越来越多的关注。探测器技术和聚焦X射线光学器件的改进现在使灵敏的天体物理学X射线偏振测量成为可能。这些测量将为黑洞吸积过程、中子星和磁星的X射线发射以及活动星系核喷流的结构提供新的见解。X-Calibur是一种球载硬X射线散射偏振仪。焦距为8 m的X射线镜将X射线聚焦到探测器上，探测器由塑料散射元件组成，周围是吸收和记录散射X射线的碲锌镉探测器。由于X射线优先地垂直于其偏振方向散射，因此X射线束的偏振性质可以从散射X射线的方位角分布推断。要求X射线焦斑与探测器的中心紧密对准，以减少系统不确定性并保持高光子探测效率。这对望远镜结构的机械和热稳定性提出了严格的要求。在同温层气球上飞行期间，X-Calibur利用Wallops弧秒指针（WASP）将望远镜指向天体物理源。在本文中，我们描述了望远镜结构的设计，建造和测试，以及它在25小时的飞行中的性能。新墨西哥州萨姆纳碳纤维-铝复合材料结构符合X-Calibur的要求，其设计可以很容易地适用于其他类型的实验，如X射线成像或光谱望远镜。
2017-01-17 astro-ph.IM
Equalizing the Pixel Response of the Imaging Photoelectric Polarimeter On-Board the IXPE Mission
本文针对IXPE任务中气体像素探测器像素增益约20%的变化问题，提出一种基于等效事件下像素平均电荷比较的均衡方法，以改善径迹重建和能量分辨率。
2023-03-15 astro-ph.IM physics.ins-det
An algorithm to calibrate and correct the response to unpolarized radiation of the X-ray polarimeter on board IXPE
气体像素探测器是一种用于机载IXPE和其他任务的X射线偏振计。为了正确测量源偏振，IXPE的GPD对非偏振辐射的响应必须被校准和校正。在本文中，我们描述了这样的响应与实验室源测量和算法，以适用于这种校正的观测天体源。后者允许校正对单光子偏振的响应，因此在所有后续分析中具有很大的灵活性。我们的校正方法进行了测试，对单色和非单色实验室源和模拟，发现它正确地检索计划IXPE观测的统计限制的偏振。
2021-11-29 astro-ph.HE astro-ph.IM
Performance measurement of HARPO: a Time Projection Chamber as a gamma-ray telescope and polarimeter
我们分析了气体时间投影室（TPC）作为高性能的伽马射线望远镜和偏振仪在e $^+$ e $^-$对创建制度的性能。我们使用在已知偏振的伽马射线束收集的数据。TPC提供由气体体积中的每次转换引起的轨迹的两个正交投影$(x,z)$和$(y,z)$。我们使用一个简单的顶点查找程序，其中顶点和伪轨迹退出他们被确定。我们用蒙特卡罗模拟研究了单光子角分辨率的各种贡献，并将它们与实验数据进行了比较，发现它们非常吻合。由于探测器的非圆柱对称结构，对转换的方位角分布显示出偏差。这种偏差将在太空任务的长时间曝光中达到平均值，但对于这种双光束表征，我们通过双系统控制方案确保了其准确模拟，数据采集采用相对于光束偏振方向旋转几个角度的探测器，并采用非偏振光束进行系统控制。我们测量，第一次，在低能量对创建制度的线性偏振伽马射线束的偏振不对称性。这个亚GeV的能量范围对于宇宙源来说是至关重要的，因为它们的光谱是幂律的，随着能量的增加而迅速下降。这项工作可以为将极化伽马射线天文学扩展到MeV能量范围之外铺平道路。
2017-08-30 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Development of a one-dimensional position sensitive detector for Compton X-ray polarimeters
Physical Research Laboratory（物理研究实验室）；INAF − - Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali di Roma（罗马天体物理学和行星学研究所）；Kavli Institute of Particle Astrophysics and Cosmology, Stanford University（斯坦福大学卡弗里粒子天体物理学与宇宙学研究所）
本文开发了一种用于康普顿X射线偏振仪的一维位置敏感探测器，通过使用NaI(Tl)闪烁体吸收体和SiPM阵列实现高灵敏度检测，并通过位置敏感探测器提高偏振测量的精度和性能。
2026-03-26 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
Concept study of a small Compton polarimeter to fly on a CubeSat
近年来，立方体卫星在天文观测中的应用日趋成熟。在这里，我们报告的概念研究的一个小型康普顿旋光仪飞行在立方体卫星上观察从黑洞X射线双星，天鹅座X-1的软伽马射线的偏振。偏振态提供了非常有用的诊断发射机制和这些伽马射线的起源。在我们的研究中，我们进行了蒙特卡罗模拟，以决定这种小型偏振计的基本设计。本研究采用硅探测器和溴化铈吸收器。估算了不同能量下的轴上康普顿效率，以及在近地轨道飞行时的数据遥测要求。我们的结果表明，这是可行的，以实现高信噪比观测天鹅座X-1这样一个小仪器。在此研究的基础上，我们将着手进行更现实的设计，并寻找立方体卫星空间任务的机会。
2019-11-15 astro-ph.IM
A convolutional neural network approach for reconstructing polarization information of photoelectric X-ray polarimeters
提出了一种基于机器学习的极化提取和同相轴选择算法，用于X射线偏振仪拍摄的光电子径迹图像。该方法使用卷积神经网络（CNN）分类来从沿X射线入射方向投影的2-D轨迹图像预测初始光电子发射的方位角和2-D位置。两个CNN模型与蒙特卡罗模拟生成的数据集进行了演示：一个具有常用的损失函数计算的交叉熵和其他有一个额外的损失项惩罚非偏振调制曲线的非均匀性的基础上$H$ -测试，这是用于周期性信号搜索X射线/ $γ$ -射线天文学。利用非极化数据计算得到的调制曲线存在一些不规则的特征，这些特征可以通过展开角响应或模拟探测器旋转来消除。另一方面，后一种模型可以预测具有低至$\lesssim1$ %的残余系统调制的平坦调制曲线。两种模型显示出几乎相同的调制因子和位置精度小于2像素（或240 $μ$ m）的所有四个测试能量为2.7，4.5，6.4，和8.0 keV。此外，基于来自CNN的概率来执行事件选择，以考虑调制因子和信号接受度之间的折衷来最大化偏振灵敏度。与先前开发的图像矩方法相比，所开发的机器学习方法将偏振灵敏度提高了10- 20%。
2019-07-15 astro-ph.IM
First flight of the Gamma-Ray Imager/Polarimeter for Solar flares (GRIPS) instrument
太阳耀斑伽马射线成像仪/偏振计（GRIPS）是一个球载望远镜，旨在研究太阳耀斑粒子加速和传输。我们描述了GRIPS在2016年1月的首次南极长时间飞行，并报告了初步校准和科学结果。电子和离子动力学、粒子丰度和太阳耀斑中的周围等离子体条件可以通过用增强成像、光谱学和偏振测量法检查硬X射线和伽马射线发射（20千电子伏至10兆电子伏）来了解。GRIPS是专门设计来回答问题，包括：是什么原因导致高能电子产生HXR和高能离子产生伽马射线线之间的空间分离？相对论性电子的各向异性有多大？为什么它们能在日冕中占主导地位？被加速的物质和周围物质的成分是如何随空间和时间变化的，为什么？GRIPS对Ramaty高能太阳光谱成像仪（RHESSI）的关键技术改进包括3D位置敏感锗探测器（3D-GeDs）和单栅多间距旋转调制器（MPRM）准直器。3D-GeD具有几百keV的光谱FWHM分辨率和1 mm $^3$的空间分辨率$<$。对于康普顿散射的光子，通常为$\gtrsim$ 150 keV，可以跟踪能量沉积位点，提供偏振测量以及增强的背景减少。MPRM单网格设计提供两倍于RHESSI等双网格成像系统的吞吐量。网格由2.5 cm厚的W/Cu板条组成，具有1-13 mm可变狭缝间距，实现了12.5-162 arcsec的准连续FWHM角覆盖。该分辨率能够对各种耀斑尺寸的单独磁环足点发射成像。（来源编辑）
2016-09-27 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
Compton Polarimeter Prototype for the CUbesat Solar Polarimeter (CUSP) mission
INAF-IAPS（意大利国家天体物理研究所红外天文物理研究所）；Department of Industrial, Electronic and Mechanical Engineering, ”Roma Tre” University（罗马第三大学工业、电子和机械工程学院）；INAF-OAS Bologna（意大利国家天体物理研究所博洛尼亚天文台）；INFN Sezione di Bologna（意大利国家核物理研究所博洛尼亚分部）；INAF-OAR（意大利国家天体物理研究所罗马天文台）；INAF-Headquarters（意大利国家天体物理研究所总部）；INAF-OACT（意大利国家天体物理研究所卡塔尼亚天文台）；IMT s.r.l.（IMT有限公司）；DEDA Connect s.r.l.（DEDA Connect有限公司）；DEIM, University of Tuscia（图斯卡维亚大学数字与生态管理系）；DIBAF, University of Tuscia（图斯卡维亚大学农业、食品和环境生物科学系）；Department of Industrial Engineering - Alma Mater Studiorum Università di Bologna（博洛尼亚大学工业工程系）；Interdepartmental Centre for Industrial Aerospace Research - Alma Mater Studiorum Università di Bologna（博洛尼亚大学跨部门航空航天工业研究中心）；ASI（意大利航天局）
该研究为意大利空间局CUSP任务开发了康普顿偏振计飞行原型，经实验室测试其可覆盖25-100 keV硬X射线全能量范围，为研究太阳耀斑磁重联与粒子加速提供支撑。
2026-07-31 astro-ph.IM astro-ph.SR physics.space-ph
