雅典娜太空望远镜中备用检测器XIFU的技术就绪

2031年，欧洲航天局发射了其新的X射线太空望远镜雅典娜。SRON荷兰空间研究所通过制造相机和备用检测器，在制造其两种仪器之一(X-IFU光谱仪)中发挥了重要作用。SRON科学家现已成功开发出一种检测器，该检测器基于称为频域复用的特殊系统针对读数进行了优化。他们在1.3伏特的6 keV电压下创下了新的世界纪录。

雅典娜将从绕地球150万公里的太阳轨道上绘制宇宙中的热气结构图，并研究超大质量黑洞的演化。为此，它需要以前所未有的分辨率测量其光谱。为此，它使用在50毫ikelvin的温度下运行的超导过渡边缘传感器(TES)，该传感器可以确定单个光子的能量。当光子撞击传感器时，它与光子的能量成比例地加热。这减少了超导状态，并且相机按比例再次读出了比平时小的电流。

但是读出电流并不像听起来那么容易。开发一个快速可靠的读出系统实际上是Athena的X-IFU仪器面临的最大挑战之一。它需要读出3000个像素，同时还要避免仪器的温度升高超过千分之一度。基于所谓的时域多路复用(TDM)的常规读取系统，每个像素有一个放大器，必须依次打开和关闭。对于备份检测链，SRON正在开发基于频域复用(FDM)的读数，其中每40个像素仅需要一个放大器。该团队现在已经成功地调整了TES的几何形状，以最大程度地减少与FDM读数并存的，由TES两端的非线性阻抗引起的不良行为。

这是由Luciano Gottardi(SRON)与来自NASA-Goddard的同事合作对探测器物理进行深入研究的结果。主要贡献者是制造平版印刷设备的长野健一郎(Kenichiro Nagayoshi)，在每一轮测试中调整硬件并进行测试的Emanuele Taralli，以及在洁净室中发挥关键作用以确保工艺流程顺畅的Marcel Ridder。 。他们得到了SRON团队其他成员的支持，并由高建荣协调。

经过多次测试后，该团队改进了探测器的设计和读数，使其在6 keV时达到了世界纪录的1.3 eV的光谱分辨率。长吉说：“但更重要的是，我们对它背后的物理原理有了很好的了解。” “这意味着我们有信心可以实现更高的分辨率。早在2018年，我们的起始电压为3.5 eV，现在为1.3 eV。我们没有理由相信它会停在这里。”

Gottardi总结道：“我们发现SRON拥有好主意，好人和好设施的完美结合。无尘室的工作人员可以快速升级设备，我们可以快速对其进行测试并立即提供反馈。这是一个平稳的循环。”