雅典娜太空望遠鏡中備用檢測器XIFU的技術就緒

2031年，歐洲航天局發射了其新的X射線太空望遠鏡雅典娜。SRON荷蘭空間研究所通過制造相機和備用檢測器，在制造其兩種儀器之一(X-IFU光譜儀)中發揮了重要作用。SRON科學家現已成功開發出一種檢測器，該檢測器基于稱為頻域復用的特殊系統針對讀數進行了優化。他們在1.3伏特的6 keV電壓下創下了新的世界紀錄。

雅典娜將從繞地球150萬公里的太陽軌道上繪制宇宙中的熱氣結構圖，并研究超大質量黑洞的演化。為此，它需要以前所未有的分辨率測量其光譜。為此，它使用在50毫ikelvin的溫度下運行的超導過渡邊緣傳感器(TES)，該傳感器可以確定單個光子的能量。當光子撞擊傳感器時，它與光子的能量成比例地加熱。這減少了超導狀態，并且相機按比例再次讀出了比平時小的電流。

但是讀出電流并不像聽起來那么容易。開發一個快速可靠的讀出系統實際上是Athena的X-IFU儀器面臨的最大挑戰之一。它需要讀出3000個像素，同時還要避免儀器的溫度升高超過千分之一度。基于所謂的時域多路復用(TDM)的常規讀取系統，每個像素有一個放大器，必須依次打開和關閉。對于備份檢測鏈，SRON正在開發基于頻域復用(FDM)的讀數，其中每40個像素僅需要一個放大器。該團隊現在已經成功地調整了TES的幾何形狀，以最大程度地減少與FDM讀數并存的，由TES兩端的非線性阻抗引起的不良行為。

這是由Luciano Gottardi(SRON)與來自NASA-Goddard的同事合作對探測器物理進行深入研究的結果。主要貢獻者是制造平版印刷設備的長野健一郎(Kenichiro Nagayoshi)，在每一輪測試中調整硬件并進行測試的Emanuele Taralli，以及在潔凈室中發揮關鍵作用以確保工藝流程順暢的Marcel Ridder。 。他們得到了SRON團隊其他成員的支持，并由高建榮協調。

經過多次測試后，該團隊改進了探測器的設計和讀數，使其在6 keV時達到了世界紀錄的1.3 eV的光譜分辨率。長吉說：“但更重要的是，我們對它背后的物理原理有了很好的了解。” “這意味著我們有信心可以實現更高的分辨率。早在2018年，我們的起始電壓為3.5 eV，現在為1.3 eV。我們沒有理由相信它會停在這里。”

Gottardi總結道：“我們發現SRON擁有好主意，好人和好設施的完美結合。無塵室的工作人員可以快速升級設備，我們可以快速對其進行測試并立即提供反饋。這是一個平穩的循環。”