The first demonstration of the concept of "narrow-FOV Si/CdTe semiconductor Compton camera"
将部署在{ \it ASTRO-H}卫星上的软伽马射线探测器（SGD）已经研制成功，通过采用一种探测器概念，利用康普顿照相机（其视场受BGO屏蔽件的限制在一定程度上）（窄视场康普顿照相机），对60-600 keV能量带的天体源进行最高灵敏度的观测。在该概念中，来自FOV外部的背景可以通过将由康普顿相机重建的伽马射线的入射方向约束为与窄FOV一致而被严重抑制。本文首次利用SGD飞行模型地面热真空试验和低温环境试验的背景数据验证了这一概念的正确性。我们表明，测量的背景电平被抑制到小于10%，结合事件拒绝使用的反符合触发的主动BGO屏蔽和使用康普顿事件重建技术。在背景抑制的情况下，来自视场的超过75%的信号被保留，这清楚地表明了信噪比的改善。尽管仪器的工作参数尚未完全优化，但估算的有效面积为22.8 cm $^2$，满足任务要求。
2015-09-25 astro-ph.IM
Compton Polarimetry
光子优先康普顿散射垂直于偏振平面。该性质可用于设计测量硬X射线（$\sim$ 10 - 100 keV）的线性偏振的仪器。光子在仪器的敏感体积中可能经历两种相互作用，即散射和吸收。根据用于检测这两种相互作用的材料，康普顿偏振计可以分为单相（散射和吸收检测器的材料相同）或双相（不同材料）。已经研究并采用了不同的设计，目前的仪器主要是基于闪烁或固态探测器的传感器。X射线偏振测量比光谱测量或计时需要更高的统计数据，因此必须准确测量和解释系统效应。在这一章中，我们介绍了康普顿效应的基本形式;我们描述了迄今为止开发的散射偏振计的设计方案，包括单相和双相方法;我们概述了校准方法，以减少系统的影响;我们描述了影响测量的背景源。
2023-01-24 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.ins-det
Maximum Likelihood Compton Polarimetry with the Compton Spectrometer and Imager
由于部署了具有高位置和能量分辨率的探测器，在软伽马射线波段进行天体物理偏振测量变得更加可行。以前的工作已经表明，最小可检测的偏振（MDP）的理想康普顿偏振计可以改善$\sim 21\%$时，使用一个unbinned，极大似然的方法，而不是标准的方法拟合的正弦曲线的散射角的方位角直方图。在这里，我们概述了一个程序，实现这种极大似然的方法，真正的，非理想的偏振计。作为一个例子，我们使用最近的观测伽玛暴160530 A的康普顿光谱仪和成像仪。我们发现，该观察的MDP减少了$20\%$时，使用的极大似然方法，而不是标准的方法。
2017-09-15 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
Gamma-Ray Polarimetry
本文回顾了高能光子偏振测量的基本概念与实验方法，重点介绍了硬X射线到MeV γ射线的散射偏振测量及更高能光子的对产生偏振测量，并展望了POLAR-2和COSI等新一代仪器的未来发射计划。
2022-05-04 astro-ph.IM
Characterization of scatterers for an active focal plane Compton polarimeter
在这项工作中，我们提出了一个积极的康普顿散射偏振仪作为焦平面仪器能够扩展对硬X射线的X射线偏振。其他作者已经通过蒙特卡罗模拟研究了各种仪器设计，在这项工作中，我们将首次展示旨在评估作为能量函数的偏振计灵敏度的“标记效率”的实验测量。我们通过测量标记效率来表征不同的散射材料，该标记效率被用作蒙特卡罗模拟的输入。然后，我们计算了基于实验室设置的设计的偏振敏感度。尽管测试的几何形状是不是一个现实的焦平面仪器优化，我们证明了偏振的可行性与低能量阈值为20千电子伏。此外，我们评估了一个10 mCrab源在100 ks之间的20和80 keV的NuSTAR的一个多层光学模块的焦平面中的最小可检测偏振为10%。所使用的配置包括掺杂的对三联苯散射体3厘米长和0.7厘米的直径与0.2厘米厚的溴化镧吸收耦合。
2013-01-07 astro-ph.IM physics.ins-det
Soft gamma-ray polarimetry with COSI using maximum likelihood analysis
本文介绍康普顿光谱仪和成像仪（COSI）的偏振测量能力，提出利用最大似然分析技术加权每个事件的贡献，以提升软伽马射线偏振测量的灵敏度。
2022-03-31 astro-ph.HE 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
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
Hard X / soft gamma ray polarimetry using a Laue lens
硬X /软γ射线偏振分析可以有效地进行康普顿散射各向异性的研究，在一个由精细像素组成的探测器。但在100 keV以上的能量范围内，源通量非常弱，仪器背景非常强，这样精细的测量实际上是非常困难的。劳厄透镜是一种基于晶体衍射的新兴技术，可以集中软伽马射线。这种光学系统可用于实现高效率、高灵敏度和高角分辨率的望远镜，但其代价是视场减小到几个弧分。以聚焦在100 keV - 600 keV能量范围内的20 m焦距望远镜概念为例，说明高反射率晶体领域的最新进展可以带来非常吸引人的性能。劳厄透镜对偏振完全透明，这种望远镜将非常适合进行偏振研究，因为理想的焦平面是一堆精细像素化的平面探测器-以便重建点扩散函数-这也是进行康普顿事件跟踪的理想选择。
2011-09-06 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
Polarimetry in the hard X-ray domain with INTEGRAL SPI
我们提出了最近的改进与积分SPI数据的偏振分析。SPI探测器平面由19个独立的Ge晶体组成，可以作为偏振计工作。康普顿扩散的各向异性特性可以提供入射通量的偏振参数信息。通过在仪器模拟中包括偏振康普顿过程的物理学，我们能够确定在任何位置角的线性偏振发射的仪器响应。我们通过最小χ^2技术将观测数据与模拟集进行比较，以确定源的偏振参数（角度和分数）。我们已经测试了我们的分析程序与蟹状星云的观测，并找到一个位置角类似于以前在文献中报道的，一个舒适的意义。由于仪器响应取决于入射角，SPI数据中的每个曝光都需要自己的一组模拟，针对18个偏振角（从0°到170°，步长为10°）和非偏振发射进行计算。为了获得统计上有意义的结果，对给定源的大量观测进行分析需要大量的计算时间，但这是在硬X射线范围内获得这种补充信息的唯一途径。实际上，预计这类研究将取得重大科学进展，因为观测结果将有助于区分为诸如X射线双星和活动星系核或伽马射线暴等致密天体的高能发射提出的不同模型。
2013-05-03 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
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
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
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
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
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
Gamma-Ray Burst Polarimetry with the COMCUBE-S CubeSat Swarm -- Design and Performance Simulations
University College Dublin（都柏林大学学院）；KTH Royal Institute of Technology（皇家理工学院）；CEA（法国原子能委员会）
COMCUBE-S立方星群通过高精度偏振测量，将显著提升伽马射线暴探测能力并揭示其物理机制。
2026-02-07 astro-ph.HE astro-ph.IM
Time projection chambers for gamma-ray astronomy
本文提出利用低密度高精度时间投影室（TPC）作为有源靶，以克服高能 photon 探测在方向测量、低能角分辨率及偏振测量方面的困难。
2022-06-17 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.ins-det
A Compton polarimeter using scintillators read out with MPPCs through Citiroc ASIC
近年来，一些专门建造的基于偏振器的偏振计首次研究了硬X射线波段（数十至数百keV）的明亮天文源。增加旋光可以通过解决依赖于模型的简并来帮助数据解释。典型的仪器方法是入射X射线从塑料闪烁体散射到相邻的闪烁体单元中。在迄今为止的所有特派团中，使用传统的真空管光电倍增管读出光放大器。固态光电倍增管（“硅PM”或“MPPC”）的出现对空间仪器很有吸引力，因为这些设备紧凑、坚固且需要低偏置电压。我们已经表征了塑料闪烁体，EJ-248 M，光学耦合到多像素光子计数器（MPPC）和读出与Citiroc ASIC。在室温下获得了1.6个光电子/keV的光产额，低能量探测阈值为$\lesssim$ 5 keV。我们还建造了一个基于MPPC的偏振仪演示，以探讨这种方法的可行性，为未来的仪器。入射X射线从塑料闪烁体棒散射到周围的掺铈GAGG（钆铝镓石榴石）闪烁体，在闪烁体中产生时间重合信号。我们已经确定了使用非极化和极化$\sim$ 50 keV X射线的极化响应。我们观察到一个明显的不对称性的GAGG计数率的偏振光束。塑料闪烁体中的低能量检测阈值可以使用符合技术进一步降低。演示偏振计的设计显示作为一个空间为基础的康普顿偏振计的承诺，我们讨论的方式，我们的偏振计可以适应这样的任务。
2019-07-21 astro-ph.IM physics.ins-det
Instruments for Focal Plane X-Ray Polarimetry in the Next Decade
Istituto Nazionale di Astrofisica - Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali（意大利国家天体物理研究所-天体物理学与行星科学研究所）；Thales Alenia Space Italia S.p.A.（泰雷兹阿莱尼亚太空意大利公司）；Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步辐射中心）；Physical Research Laboratory（物理研究实验室）
针对IXPE任务能段有限的问题，提出基于多层镜和堆叠仪器的焦平面偏振计，将能量范围扩展至数十keV，提升灵敏度和降低背景，有望快速实现空间应用。
2026-06-19 astro-ph.IM
Soft Gamma-ray Detector for the ASTRO-H Mission
ASTRO-H是日本宇宙航空研究开发机构的下一代X射线卫星，打算携带具有广泛能量覆盖范围和精密能量分辨率的仪器。软伽马射线探测器是ASTRO-H仪器之一，其特点是本底水平的宽能量带（40-600千电子伏），比轨道上现有仪器好10倍。SGD是ASTRO-H硬X射线成像仪的补充，覆盖5-80 keV的能量范围。SGD通过将康普顿相机方案与窄视场主动屏蔽相结合来实现低背景，其中康普顿运动学用于拒绝背景。SGD中的康普顿照相机是由硅和碲化镉（CdTe）传感器组成的混合半导体探测器系统。半导体传感器提供了良好的能量分辨率，并且由于对康普顿运动学的更好约束，它导致了良好的背景抑制能力。康普顿运动学的利用也使得SGD对伽马射线偏振敏感，为研究伽马射线发射过程的性质开辟了一个新的窗口。ASAS-H飞行任务已得到ISAS/JAXA的批准，进入详细设计阶段，预计于2014年发射。在本文中，我们提出了科学的驱动程序和概念的SGD仪器，然后详细描述了仪器和预期的性能。
2010-10-24 astro-ph.IM
Solar Flare Hard X-ray Polarimetry with the CUbesat Solar Polarimeter (CUSP) mission
CUSP 是一项计划进入近地轨道的 CubeSat 太阳硬 X 射线康普顿偏振测量任务，用于研究耀斑磁重联与粒子加速，本文介绍其任务设计及基于 Geant4 和实验的载荷性能。
2025-09-16 astro-ph.IM astro-ph.SR physics.space-ph
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
Gamma-Ray Polarimetry of the Crab Pulsar Observed by POLAR
蟹状星云脉冲星/星云的X/ $γ$射线偏振测量被认为是它们发射模型的关键信息。在过去，几个任务已经显示出来自螃蟹的偏振发射的证据。然而，这些测量的意义仍然有限。因此，需要新的衡量标准。POLAR是一种宽视场康普顿散射偏振计（灵敏度为50-500 keV），搭载于中国太空实验室天宫二号，从2016年9月至2017年4月采集数据。虽然没有设计来执行偏振测量的偏振镜，我们在这里提出了一种新的方法，可以应用到POLAR以及其他宽视场偏振仪。新的偏振联合拟合方法与POLAR的蟹状星云脉冲星观测，使我们能够获得脉冲星分量的约束测量。平均相位间隔的最佳拟合值和相应的1个$σ$偏差：（PD= $14\substack{+15 \\ -10}$ \%，PA= $108\substack{+33 \\ -54} ^{\circ}$），峰1的最佳拟合值和相应的1个$σ$偏差：（PD= $17\substack{+18 \\ -12}$ \%，PA= $174\substack{+39 \\ -36} ^{\circ}$），峰2的最佳拟合值和相应的1个$σ$偏差：（PD= $16\substack{+16 \\ -11}$ \%，PA= $78\substack{+39 \\ -30} ^{\circ}$）。此外，偏振度的3个$σ$上限是平均相位间隔（55%）、峰值1（66%）和峰值2（57%）。最后，为…
2022-02-22 astro-ph.HE 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
The multi$-$physics analysis and design of CUSP, a two CubeSat constellation for Space Weather and Solar flares X-ray polarimetry
本文针对CUSP双立方星太阳耀斑硬X射线偏振测量任务，提出多物理场仿真分析方法，完成结构机械设计、有限元分析、热-力学分析及平台与有效载荷界面的拓扑优化。
2024-07-04 astro-ph.IM astro-ph.SR physics.space-ph
The multi-physics analysis, design and testing of CUSP, a CubeSat mission for space weather and solar flares x-ray polarimetry
本文介绍CubeSat任务CUSP在B阶段针对太阳耀斑硬X射线康普顿偏振测量的多物理场机械设计、有限元分析、拓扑优化及环境验证计划。
2025-08-04 astro-ph.IM astro-ph.SR physics.space-ph
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
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
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
The Compton Spectrometer and Imager
本文介绍了NASA计划2027年发射的小型探索者卫星任务COSI，这台宽视场伽马射线望远镜可在0.2-5 MeV能段全天巡测，具备成像、光谱、偏振测量能力，将开展反物质湮灭、核合成元素等多类天体物理研究。
2023-08-23 astro-ph.HE astro-ph.IM
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
EXPO: a quantum leap in fast, wide-band X-ray polarimetry for astrophysics
INAF-IAPS（意大利国家天体物理研究所）；IRAP（空间研究与天体物理学研究所）；Univ. Leicester（莱斯特大学）；KTH Royal Institute of Technology（皇家理工学院）；Univ. Tuebingen（蒂宾根大学）；INAF-OAB（意大利国家天体物理研究所）；IAA-CSIC（天体生物学研究所）；Thales-Alenia Space（泰雷兹阿莱尼亚宇航公司）；CBK-PAN（波兰科学院中央天文台）；GSSI（格兰萨索科学研究所）；CTU（捷克理工大学）；Univ. Geneve（日内瓦大学）；DTU（丹麦技术大学）；Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics（马克斯·普朗克地外物理研究所）；SRON Space Research Organisation Netherlands（荷兰空间研究组织）；Univ. Bonn（波恩大学）；INFN-LNF（意大利国家核物理研究所）；PRL（物理研究实验室）；UCL-MSSL（伦敦大学学院穆拉德空间科学实验室）；INAF-OAS（意大利国家天体物理研究所）；INAF OAPa（意大利国家天体物理研究所）；University of Liége（列日大学）；Univ. Roma Tre（罗马第三大学）
EXPO是ESA候选X射线偏振任务，通过宽能段、快速重定向等创新设计，拓展X射线偏振测量至硬X射线领域，为天体物理多领域研究提供新观测窗口。
2026-08-24 astro-ph.HE astro-ph.IM
POLAR-2, the next generation of GRB polarization detector
POLAR-2是下一代GRB偏振探测器，基于康普顿散射原理，扩展能量范围并提高十倍有效面积，计划2025年在中国空间站运行至少两年，以高精度测量GRB偏振并探测暗弱事件。
2023-09-01 astro-ph.HE astro-ph.IM
The design and performance of the XL-Calibur anticoincidence shield
XL-Calibur球载硬X射线偏振测量飞行任务包括放置在X射线镜焦点的康普顿散射偏振计。旋光仪安装在BGO反符合屏蔽罩内，这是为了减轻观测高度约40公里处存在的大量背景辐射所必需的。本文详细介绍了反符合屏蔽的设计、建造和测试，以及2022年7月从欧洲探空火箭发射场空间中心到加拿大西北地区为期一周的首次飞行期间测量的性能。屏蔽的飞行性能符合设计预期，否决阈值<100 keV，测量的本底率约为0.5 Hz（20-40 keV）。这与任务的科学目标是一致的，其中，针对Hz级源速率寻求%级最小可检测偏振。
2022-12-08 astro-ph.IM physics.ins-det
Across the soft gamma-ray regime: utilizing simultaneous detections in the Compton Spectrometer and Imager (COSI) and the Background and Transient Observer (BTO) to understand astrophysical transients
本文介绍了COSI任务及其搭载的BTO学生项目，通过结合两者的宽能段光谱数据，可对伽马射线暴、磁星耀斑等暂现源物理现象进行约束，并预计BTO每年可探测约150个伽马射线暴。
2024-08-28 astro-ph.HE astro-ph.IM
The X-Ray Polarization Signature of Quiescent Magnetars: Effect of Magnetospheric Scattering and Vacuum Polarization
在磁星模型中，反常X射线脉冲星和软γ重复站的静态非热软X射线辐射被认为是由在扭曲磁层中运动的电荷对热光子的共振康普顿化引起的。从观测中很难可靠地推断出物理量，因为这一过程在很大程度上取决于几何形状，而且目前对磁层的了解还不是很深入。软X射线光子的偏振是一个独立的信息来源，它的磁层印记仍然只是部分探索。在本文中，我们计算如何共振回旋散射将修改所观察到的偏振信号相对于表面发射，使用多维蒙特卡罗辐射转移代码，占逐步耦合的偏振本征模光子离开磁层。我们采用了一个全球扭曲，自相似，力免费磁层与幂律动量分布，假设种子光子的黑体光谱，占广义相对论光偏转接近恒星，并假设真空极化占主导地位的磁层的介电特性。后者是一个很好的近似，如果对多重性不是比单位大很多。相位平均偏振测量能够提供热光子磁层再处理的清晰特征，并限制产生热发射的机制。此外，相位分辨偏振测量法还可以在大约100个恒星半径处表征磁层扭曲角的空间范围和大小，并区分单向或双向粒子能量分布，几乎独立于系统中的其他参数。我们讨论了全球环境监测系统的可探测性前景。
2011-02-03 astro-ph.HE astro-ph.IM
Shedding new light on the Crab with polarized X-rays
强磁场、同步辐射和康普顿散射在紧凑的天体X射线源中无所不在。因此，预期X射线能带中的发射是线性偏振的。X射线偏振测量提供了一种独特的诊断方法来研究发射过程背后的位置和基本机制。本文首次报道了在硬X射线波段（~20-160 keV）内，来自明亮的天体X射线源蟹状星云的发射偏振。蟹状星云是一个复杂系统，由一个中央脉冲星、一个弥散的脉冲星风星云以及星云内部的结构（包括喷流和环面）组成。测量是由一个专门建造和校准的偏振计，PoGO+。极化矢量与脉冲星的自旋轴成一直线，极化率PF =（20.9 $\pm$ 5.0）%。这比光学漫射星云的要高，意味着发射点更紧凑，尽管不如，例如，同步加速器结相反，在更高的能量测量，没有显着的时间演变的相位积分偏振参数观察。脉冲星本身的偏振参数首次在X射线能量带测量，并与光学波长的观测结果一致。
2017-06-28 astro-ph.HE 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
POLAR: Final Calibration and In-Flight Performance of a Dedicated GRB Polarimeter
伽玛射线偏振测量是一种新的强有力的工具，可以用来研究天体物理源的辐射过程和辐射发生的环境。然而，迄今为止，由于所涉及的困难，在伽马射线能带中进行了很少成功的偏振测量。POLAR是一种专用偏振计，用于对50-500 keV能量范围内的伽马射线暴发射的偏振进行高精度测量。这种新的偏振计预计每年可探测大约50次伽马射线暴，同时对每年大约10次伽马射线暴进行高精度偏振测量。该仪器于2016年9月15日作为中国第二个空间实验室天宫二号的一部分发射到低地球轨道，并在一周后成功获取数据。该仪器使用由1600个塑料闪烁体条组成的分段闪烁体阵列，由25个平板多阳极光电倍增管读出，以测量入射光子的康普顿散射角。小的分段和相对较大的均匀有效面积使仪器能够测量大量瞬态事件的偏振，如伽马射线暴，在其两年的寿命期间具有前所未有的精度。最后的飞行模型在发射前进行了详细的校准，并进行了密集的空间资格测试，本文将对此进行总结。首先将讨论仪器设计，然后概述地面测试，最后将介绍飞行任务头几周测得的在轨行为。
2016-12-13 astro-ph.IM
Spectral performance of single-channel plastic and GAGG scintillator bars of the CUbesat Solar Polarimeter (CUSP)
CUbesat太阳极化计（CUSP）通过25-100 keV能量范围内的日冕爆发偏振测量，研究太阳X射线偏振特性以改进空间天气预报。
2026-01-01 astro-ph.IM astro-ph.SR physics.space-ph
IXPE and XMM-Newton observations of the Soft Gamma Repeater SGR 1806-20
本文报告了 SGR 1806-20 的 IXPE 和 XMM-Newton 联合观测，发现该源处于历史最低持续通量水平，并在 4-5 keV 能段探测到偏振信号，与磁层中共振康普顿散射再处理热辐射的图景相符。
2023-08-02 astro-ph.HE astro-ph.IM
