Athena带电粒子偏转器模拟：基于Geant4的微粗糙度对质子散射的影响
天体物理仪器与方法
2022-07-11 v1
摘要
上一代在地球辐射带外运行的X射线聚焦望远镜发现，光学系统不仅能够聚焦天体物理X射线光子，还能聚焦进入视场（FOV）的低能太阳物理质子。这种“软质子”污染影响了XMM-Newton约40%的观测时间。ATHENA带电粒子偏转器（CPD）旨在利用磁场将这些软质子移出探测器的FOV，使聚焦光束中贡献背景的离子与感兴趣的光子分离。这些经磁场偏转的质子可能撞击载荷的其他部分并散射回焦平面仪器。利用精确模拟评估这种二次散射的影响，对CPD的科学评估至关重要。然而，尽管近期已验证Grazing软质子在X射线镜面上的Geant4散射模拟，但质子在载荷未抛光表面（如挡板或偏转器本身）上的散射仍有待实验验证。此外，粗糙度结构会影响散射质子的能量和角度，其散射效率取决于特定的靶体积。我们利用原子力显微镜对不同材料和镀膜样品进行纳米尺度表面粗糙度测量，结合Geant4与CADMesh库，将质子射向这些高细节表面粗糙度模型，以理解不同材料表面粗糙度、镀层和成分对质子能量沉积与散射角的影响。我们将模拟结果与实验室实验进行比较验证，并为未来的质子散射实验提出一个框架。
引用
@article{arxiv.2207.03502,
title = {Athena charged particle diverter simulations: effects of micro-roughness on proton scattering using Geant4},
author = {Jean-Paul Breuer and Gábor Galgóczi and Valentina Fioretti and Jakub Zlámal and Petr Liška and Norbert Werner and Giovanni Santin and Nathalie Boudin and Ivo Ferreira and Matteo Guainazzi and Andreas von Kienlin and Simone Lotti and Teresa Mineo and Silvano Molendi and Emanuele Perinati},
journal= {arXiv preprint arXiv:2207.03502},
year = {2022}
}
备注
12 pages, 6 figures, 2 tables, SPIE conference proceeding