利用 AI 增强天文X射线探测器的灵敏度与降低背景
天体物理仪器与方法
2024-07-25 v1 高能天体物理现象
摘要
将人工智能 (AI) 与下一代 X射线成像探测器（包括 CCD 和 DEPFET 传感器）结合使用，可提高其灵敏度，以实现许多旗舰级科学目标，这些目标基于低表面亮度和高红移源。运行在原始帧级数据上的机器学习算法提供了增强的背景与天文学 X射线事件识别，方法是从整个帧的上下文中考虑所有信号。我们开发了原型机器学习算法，用于识别有效的 X射线事件和 cosmic-ray 诱导的背景事件，算法基于一套真实的端到端仿真进行训练和测试，这些仿真追踪 cosmic ray 粒子及其次级粒子通过航天器和探测器的相互作用。这些算法表明，AI 可将传统滤波方法下未被拒绝的仪器背景降低最高可达 41.5%。除了用于降低仪器背景的 AI 算法，下一代事件重建方法基于对探测器内事件产生的电荷云的物理动机高斯模型拟合，承诺提高最低能量光子事件的精度和谱分辨率。
引用
@article{arxiv.2407.16764,
title = {Augmenting astronomical X-ray detectors with AI for enhanced sensitivity and reduced background},
author = {D. R. Wilkins and A. Poliszczuk and B. Schneider and E. D. Miller and S. W. Allen and M. Bautz and T. Chattopadhyay and A. D. Falcone and R. Foster and C. E. Grant and S. Herrmann and R. Kraft and R. G. Morris and P. Nulsen and P. Orel and G. Schellenberger},
journal= {arXiv preprint arXiv:2407.16764},
year = {2024}
}
备注
Proceedings of the SPIE, Astronomical Telescopes and Instrumentation, Space Telescopes and Instrumentation 2024: Ultraviolet to Gamma Ray