探测器及组件

基于超导转变边沿传感器的微量能器

DIXE载荷的核心是一台高分辨率、高灵敏度软X射线成像光谱仪,该仪器将采用基于超导转变边沿传感器(TES)的微量能器技术。微量能器测量每一个入射X射线光子沉积的能量,相比于色散的X射线光栅具有高通量、高效率的优势;TES微量能器则采用偏置在超导转变区间的超导体作为热敏电阻来测量入射光子带来的温升,由于超导转变曲线通常非常陡峭,因此相比传统的半导体热敏电阻具有更高的温度灵敏度,使其在软X射线波段的能量分辨率比最好的X射线CCD高出一个量级,因此也被选为 HUBS、Athena等下一代X射线卫星的探测器。

探测器组件

DIXE 探测器组件(Detector Assembly, DA)包含了基于超导过渡边缘传感器(Transition Edge Sensor, TES)的微量能器和基于超导量子干涉器件(Superconducting Quantum Interference Device, SQUID)的读出电子器件。冷端与绝热去磁制冷机(Adiabatic Demagnetization Refrigerator, ADR)相连,并采用凯夫拉悬挂进行固定,以实现与4K环境的热隔离。TES和SQUID均对磁场敏感,因此DA采用混合磁屏蔽结构,将磁场衰减至B<1µT。该磁屏蔽结构由外层Cryoperm(一种高磁导率合金)屏蔽层和内层铌屏蔽层组成。

此外,红外/光学/紫外光子可能产生散粒噪声 (shot nosie),从而降低TES微量能器的能量分辨率。DIXE设计了阻挡滤波组件来最小化这种影响。该组件包括五个滤光片,位于不同的温度级上,通过多次反射和吸收光学/紫外/红外光子以降低其到达探测器的概率,从而降低散粒噪声。

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