面向太空低噪声硅探测器的致光子背景特征化
天体物理仪器与方法
2025-12-09 v2 地球与行星天体物理
摘要
寻求对微弱天文源进行成像和光谱测量的未来太空观测站将需要具备宽波段灵敏度的超低噪声探测器。硅电荷耦合器件（CCD），包括 EMCCD、skipper CCD、multi-amplifier sensing (MAS) CCD 和 single-electron sensitive read out (SiSeRO) CCD，已展现出从 X 射线能到靠近硅带隙（约1.1 m）的单光子探测与测量能力，成为该应用的候选技术。在此背景下，我们研究来自穿越硅探测器的高能宇宙射线产生的致光子导致的低能背景的一个相对未探索来源。我们提出了致光子产生与吸收模型，可校准实验室数据，并利用该模型对太空中超低噪声硅探测器的剩余背景速率进行特征化。我们研究致光背景速率随探测器厚度、太阳活动波动以及重质宇宙射线种类（Z > 2）贡献的依赖情况。我们发现对于厚硅探测器，尤其是为实现长波段高量子效率所必需的探测器，宇宙射线引起的致光子产生速率与其他探测器和天文背景相当。我们将致光背景模型应用于对额外星际行星的模拟光谱观测，发现尽管厚探测器的致光背景率更大，但在更长波段仍优于薄型探测器。进一步地，我们发现对宇宙射线轨迹进行最小化遮蔽处理仍可最大化非常微弱源的信噪比，尽管存在致光子的扩展光晕。
引用
@article{arxiv.2507.00226,
title = {Characterization of the Cherenkov Photon Background for Low-Noise Silicon Detectors in Space},
author = {Manuel E. Gaido and Javier Tiffenberg and Alex Drlica-Wagner and Guillermo Fernandez-Moroni and Bernard J. Rauscher and Fernando Chierchie and Dario Rodrigues and Lucas Giardino and Juan Estrada and Agustin J. Lapi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.00226},
year = {2025}
}
备注
14 pages, 10 figures (see also arXiv:2410.06261). Updated to match published version