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
The 511-CAM Mission: A Pointed 511 keV Gamma-Ray Telescope with a Focal Plane Detector Made of Stacked Transition Edge Sensor Microcalorimeter Arrays
提出 511-CAM 伽马射线望远镜概念，结合聚焦光学与堆叠 TES 微量热计阵列，实现 390 eV 能量分辨率，性能提升 11 倍，助力识别 511 keV 发射起源。
2023-09-12 astro-ph.IM hep-ex
IFU Unit in SCORPIO-2 Focal Reducer for Integral-Field Spectroscopy on the 6-m Telescope of the SAO RAS
我们描述了新的IFU单元（积分场单元）的方案和设计特点，这意味着执行积分场光谱作为SCORPIO-2缩焦器的一部分，这是安装在俄罗斯科学院特殊天体物理观测站的6米望远镜的主焦点。该装置的设计是基于透镜光栅与光纤相结合形成阵列光谱的原理。该装置使用由22 x22平方2毫米直径透镜组成的矩形光栅。物体的图像由一个23倍放大率的光学系统从望远镜的焦平面转移到透镜光栅的平面上。图像比例为0.75”/镜头，仪器的视场尺寸为16.5“x16.5”。光栅还包含两个额外的2 × 7透镜阵列，用于获取夜空光谱，其图像从中心偏移$\pm$ 3'。光纤用于将微瞳孔图像转换为位于IFU准直器入口处的两个伪狭缝。当在IFU模式下操作时，一组体相位全息光栅（VPHG）提供4600-7300 nm的光谱范围和1040至2800的分辨率$λ/δλ$。SCORPIO-2场光谱的量子效率为6-13%，取决于所采用的光栅。我们描述了使用IFU单元的数据采集和处理技术，并报告了在俄罗斯科学院特殊天体物理观测台6米望远镜上对Seyfert星系Mrk 78进行的测试观测结果。
2018-08-28 astro-ph.GA astro-ph.IM
Direct Multipixel Imaging and Spectroscopy of an Exoplanet with a Solar Gravity Lens Mission
我们研究了太阳引力透镜（SGL）作为产生系外行星直接高分辨率多像素图像的手段。SGL的特性是显著的：它提供~ 1 e 11的最大光放大率和~ 1 e-10角秒的角分辨率。在SGL焦点区域配备1米望远镜的探测器可以在30 pc处以10公里的分辨率对系外行星进行成像，足以观察季节变化，海洋，大陆，表面地形。我们达到并超过了为我们的研究设定的所有目标：我们开发了一种新的波动光学方法来研究系外行星的成像，同时将它们视为大但有限距离的扩展，解析，微弱的源。我们正确地解释了日冕的亮度。我们开发了反卷积算法，并在现实条件下证明了高质量图像重建的可行性。我们已经证明，多像素成像和光谱系外行星与SGL是可行的。我们已经开发了一个新的任务概念，依靠三项创新向SGL焦点区域提供一系列光学望远镜：i）一种能够直接进行系外行星成像的新方法，ii）使用小卫星太阳帆快速穿越太阳系和超越太阳系，iii）一个开放式架构，以利用群技术。这种方法使全新的任务成为可能，为NASA和更大的航空航天界提供了一个巨大的飞跃。我们的结果是令人鼓舞的，因为它们导致了一个现实的任务设计，将能够使我们的恒星附近的系外行星的直接解决图像。它可以允许依靠SGL能力探索系外行星，即使不是几个世纪，也比其他现有技术早几十年。前往SGL强干扰区的任务的结构和任务概念是有希望的，应进一步探讨。
2020-03-19 astro-ph.EP astro-ph.IM gr-qc
Direct Multipixel Imaging and Spectroscopy of an Exoplanet with a Solar Gravity Lens Mission
太阳引力透镜（SGL）具有显著的光学特性，在1 μ m波长处具有较大的亮度放大率（~ 1 e ~（11））和极高的角分辨率（~ 1 e-10 arcsec）。携带一个小型望远镜和日冕仪的SGL任务开辟了一种可能性，可以直接对距离100光年的可居住的类地系外行星进行百万像素成像和高分辨率光谱分析。这样一颗行星的整个图像被SGL压缩到焦线附近直径约1.3公里的区域。该望远镜在穿越该区域时充当单像素探测器，可以以更高的表面分辨率构建系外行星的图像，足以看到其表面特征和可居住性的迹象。我们在这里报告的结果，我们的初步研究的任务，我们的太阳系的深外区域，与直接百万像素的高分辨率成像和光谱的一个潜在的可居住的系外行星的主要任务目标，通过利用显着的光学性能的SGL。我们的主要目标是研究如何在如此遥远的距离上以所需的精度操作航天器。具体来说，我们研究了i）如何通过探测，跟踪和研究太阳周围的爱因斯坦环来使用SGL焦点区域的太空任务来获得系外行星的高分辨率直接成像和光谱学，以及ii）如何使用这些信息来探测另一颗行星上的生命迹象。我们的研究结果表明，以直接成像和光谱学为目标的SGL任务是具有挑战性的，但可能的。我们组成了一个列表的建议的任务架构与风险和回报的权衡，并讨论了使能技术的发展计划。
2018-02-23 astro-ph.IM gr-qc
Imaging with a gravitational lens: the geometric view
本研究在几何光学极限下探究单极引力透镜的点源成像问题，计算其与圆形孔径望远镜配合的光放大倍数，得到与波动理论描述吻合的平均点扩散函数，可用于实际计算或模拟。
2023-11-07 astro-ph.IM gr-qc
Hard x-ray broad band Laue lenses (80 - 600 keV): building methods and performances
本文介绍了劳厄计划的现状，该计划致力于开发一种用于硬X射线/软γ射线天文学（80 - 600 keV）的20米长焦距劳厄透镜的技术。劳厄透镜由砷化镓（GaAs，220）和锗（Ge，111）的弯曲晶体组成，并且第一次将弯曲晶体的聚焦特性用于该应用领域。我们显示的初步结果有关的粘合剂用于固定的晶体瓦的镜头支持，获得的定位精度和可能的进一步改进。将在几个月内完成的劳厄透镜瓣具有80 - 300 keV的通带，并且是能够聚焦高达600 keV的X射线的整个劳厄透镜的一小部分，可能利用合适的低吸收晶体材料和焦距延伸到20 - 30 keV。最终的目标是开发一种聚焦光学系统，可以将当前望远镜在该能带的灵敏度提高2个数量级。
2015-09-11 astro-ph.IM
Opening the path to hard X-/soft gamma-ray focussing: the ASTENA-pathfinder mission
硬X射线/软伽马射线天文学是瞬变、核和多信使天体物理学的一个重要领域。然而，空间定位，成像能力和灵敏度的测量是非常有限的能量范围> 70 keV。为了克服这些限制，我们提出了一个任务概念，ASTENA，提交给欧空局的计划航行2050。我们将报告ASTENA的开拓者，我们打算向意大利航天局提出建议，作为一个有国际参与的意大利特派团。它将基于ASTENA上的两台仪器之一：焦距为20 m的劳厄透镜，能够将50-700 keV通带中的硬X射线聚焦到3D位置敏感焦平面光谱仪中。透镜的聚焦特性和探测器的定位特性相结合，将提供无与伦比的成像和光谱能力，从而能够研究诸如伽马射线暴余辉、超新星爆炸、正电子湮灭线等现象。
2023-02-18 astro-ph.HE astro-ph.IM
Focal Plane of the Arcus Probe X-Ray Spectrograph
本文介绍了Arcus探测器X射线光谱仪的焦平面仪器与CCD设计，其利用两个CCD焦平面探测色散光谱和零阶光子，实验室性能结果满足天文台要求。
2024-12-20 astro-ph.HE astro-ph.IM
Image formation process with the solar gravitational lens
我们研究了太阳引力透镜（SGL）的成像。我们考虑一个点源，是定位在一个大的，但有限的距离，从太阳。我们假设一个光学望远镜位于像平面上，在SGL的焦点区域。我们将望远镜建模为一个凸透镜，并计算在凸透镜的焦平面上形成图像的电磁场所产生的强度分布。我们首先调查的情况下，当望远镜位于SGL的光轴上或在其附近。这是SGL形成远源图像的强干扰区域，这是我们的主要兴趣。我们推导出解析表达式，描述了从爱因斯坦环对应的轴上望远镜的位置，两个亮点的情况下，当望远镜定位在距离光轴一定距离的图像的进展。在离光轴更远的地方，在弱干涉和几何光学的区域，我们恢复了从引力微透镜模型中熟悉的表达式，但在这里使用波动光学处理。我们讨论了SGL的成像和光谱系外行星的结果的应用。
2020-02-05 astro-ph.IM gr-qc physics.optics
A novel SETI strategy targeting the solar focal regions of the most nearby stars
人们提出了许多假说来解释著名的费米悖论。其中之一是，自我复制的探测器可能已经探索了整个银河系，包括我们的太阳系，而且它们仍然有待探测。在这种情况下，这里提出，来自邻近恒星系统的探测器可以使用它们所环绕的恒星作为引力透镜来有效地相互通信。在这种假设下，一种新的SETI方法将是监测最邻近恒星的太阳聚焦区，以搜索通信设备。设想中的装置可能无法通过图像或恒星掩星探测到，但密集的多光谱监测活动可能会探测到一些通信泄漏。另一个更直接的选择是向附近恒星的焦点区域发送信息，试图引发反应。
2013-09-29 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.pop-ph
Development of sensitive long-wave infrared detector arrays for passively cooled space missions
近地天体照相机是一项拟议的红外空间飞行任务，旨在发现和确定在地球附近轨道运行的大多数直径大于140米的具有潜在危险的小行星的特征。美国航天局为近地天体摄影技术开发提供了资金，包括开发长波长红外探测器阵列，这种探测器阵列在被动冷却焦平面温度下将具有出色的黄道背景发射限制性能。Teledyne Imaging Sensors开发并交付了第一套约10微米截止、1024 x 1024像素的HgCdTe探测器阵列，供罗切斯特大学测试。这些阵列的测量表明，发展是非常有前途的：噪声，暗电流，量子效率，以及深度的目标已经满足了这项技术在焦平面温度为35至40 K，很容易实现被动冷却。下一组有待开发的阵列将处理第一组交付成果所建议的变化。
2013-06-28 astro-ph.IM
Developing a method for soft gamma-ray Laue lens assembly and calibration
劳厄透镜构成了一个有前途的选择，集中软伽马射线与大收集面积和合理的焦距。在天文学中，它们可以使望远镜的灵敏度提高一到两个数量级，特别是对于微弱的核伽马射线线，而且对于来自各种紧凑物体的连续体状硬X射线尾也是如此。其他领域，如国土安全和核医学，也同样需要更灵敏的伽马射线探测系统，并可以找到伽马射线聚焦光学的应用。开发劳厄透镜有两个主要挑战：寻找高反射率和可再生的晶体，以及开发一种方法来精确定位和固定构成透镜的数千个晶体。在本文中，我们专注于第二个主题。我们使用专用的X射线光束线和劳厄透镜组装站来构建由15个晶体制成的试验板透镜。这使我们能够测试我们的工具和方法，以及我们的模拟代码和校准程序。虽然确定了一些关键点，但结果非常令人鼓舞，晶体取向分布低于$10''$，这是建造专门用于研究Ia型超新星的劳厄透镜望远镜（30米焦距）所需的。该试验板镜头代表了提高劳厄镜头技术准备水平的重要一步。
2013-12-03 astro-ph.IM
The bolometric focal plane array of the Polarbear CMB experiment
北极熊宇宙微波背景（CMB）偏振实验目前正在智利北部的阿塔卡马沙漠进行观测。它将描述由于宇宙微波背景的引力透镜引起的B模偏振，并寻找可能的暴胀引力波的B模特征。它的250 mK焦平面探测器阵列由1，274个偏振敏感天线耦合测辐射热计组成，每个测辐射热计都有一个相关的光刻带定义滤波器。每个探测器的平面天线结构通过接触式介电小透镜耦合到望远镜的光学系统，这是当前CMB实验中唯一的结构。我们提出了这个焦平面的初步表征。
2012-10-30 astro-ph.CO astro-ph.IM
Optical analysis of spherical mirrors of telescopes: the lens-less Schmidt case
本文用几何光学解析计算了无透镜施密特望远镜球面镜焦面上的光场分布。这种分析是出于对AUGER荧光检测器设计的考虑。实例中使用了其几何参数。
2009-08-25 astro-ph.IM physics.ins-det
Fresnel Interferometric Imager: ground-based prototype
菲涅尔干涉成像仪是一个天基天文望远镜项目，可产生毫弧秒角分辨率和高对比度图像，但制造限制不严格。这种光学概念涉及衍射聚焦和编队飞行：第一个“初级光学”空间模块装有一个大型二元菲涅尔阵列，第二个“聚焦模块”装有光学元件和聚焦仪器，可以进行色散校正。我们已经设计了一个缩小尺寸的菲涅耳干涉成像仪原型，并在我们的实验室进行了光学测试，以验证未来空间任务的概念。该原型的主要模块由一个正方形、边长8 cm、焦距23 m的菲涅尔阵列组成。聚焦组件由一个用作“场镜”的小型望远镜、一个用于消除色散的小型同相发散菲涅耳带透镜（FZL）和一个探测器组成。一个附加的模块准直各种形状，大小和动态范围的人造目标被成像。在本文中，我们描述了实验装置，不同的设计的初级菲涅尔阵列，和同相菲涅尔带透镜，实现严格的色彩校正。给出了双光源衍射极限性能和动态范围的定量测量。测试在可见光范围内进行，λ = 400 - 700 nm。此外，我们提出了基于菲涅耳传播的原型光学系统的计算机模拟，证实了光学测试。该数值工具已被用于模拟大孔径菲涅尔阵列，该阵列可被发送到直径为3至30 m的空间，预计从莱曼α（121 nm）到中IR。(25微米）。
2009-05-08 astro-ph.IM
An insight into the flux calibration of Gaia G-band images and BP/RP spectrophotometry
盖亚任务的描述，重点是那些技术方面，是必要的，以了解其外部（绝对）通量校准的细节。在盖亚上将有两个（分光）光度计，蓝色的（BP）和红色的（RP），覆盖范围为330-1050 nm，以及白光（G波段）成像仪专用于天体测量。考虑到盖亚的焦平面将由105个CCD构成，并且源将以恒定速度穿过焦平面，在每个预见通道的不同位置，（平均70- 80，但最多350），校准集成的BP/RP和G波段幅度以及低分辨率BP/RP谱通量的"简单”问题变成了非常微妙和复杂的问题，包括CTI效应、焦平面上的LSF变化和随时间的变化、CCD选通以避免饱和等。校准模型需要一组精心挑选的$\simeq$ 200分光光度标准星（SPSS），相对于织女星，标称精度为几个\%。
2010-09-09 astro-ph.GA astro-ph.IM
Challenges in focal plane and telescope calibration for High-Precision Space Astrometry
本研究探讨高精度空间天体测量任务中焦平面校准与望远镜光学畸变挑战，提出在实验室评估大面阵探测器可行性，并利用场星校准光学畸变以约束望远镜稳定性，同时探索技术在宜居世界天文台的应用。
2024-08-28 astro-ph.IM
