具有扩展通带且分辨本领 > 10,000 的临界角 X 射线透射光栅光谱仪
天体物理仪器与方法
2020-12-10 v1
摘要
天体物理学中的几个高优先级课题可以通过最先进的软 X 射线光栅光谱仪 (XGS) 来解决。基于临界角透射 (CAT) 光栅，即使对于角分辨率为 5-10 角秒的望远镜，构建 Explorer 级、大面积 (> 1,000 cm²)、高分辨本领 (R > 3,000) 的 XGS 也是高度可行的。在 X-ray-Surveyor 型任务中，CAT XGS 可提供显著更高的性能。CAT 光栅结合了闪耀反射光栅（高效率、利用高阶衍射）和透射光栅（低质量、放宽对准和温度要求、在高能下透明）的优势，且对任务资源的需求极小。它们是高效闪耀透射光栅，由使用各向异性干法和湿法刻蚀技术从 SOI 晶圆制成的独立式超高深宽比光栅条组成。闪耀是通过光栅条侧壁的反射实现的。硅与软 X 射线波段非常匹配，现有的硅 CAT 光栅绝对衍射效率已超过 30%，且有明确的改进途径。涂覆较重元素的 CAT 光栅允许将 CAT 光栅原理扩展至更高能量和更大角度，从而在更短波长下实现更高的分辨本领。我们展示了使用原子层沉积涂覆铂的 CAT 光栅的 X 射线数据，并证明了其闪耀能量和闪耀角远大于硅基光栅所能达到的范围。我们测量了由 GSFC 的 Wolter-I 聚焦镜对和 CAT 光栅组成的 CAT XGS 的分辨本领，该测量在 MSFC SLF 进行。基于初步分析，对第 18 阶 Al Kα 双线的测量显示分辨本领 > 10,000。这表明目前制造的 CAT 光栅与未来软 X 射线光谱任务的最先进 XGS 设计兼容。
引用
@article{arxiv.1607.04517,
title = {Critical-angle x-ray transmission grating spectrometer with extended bandpass and resolving power > 10,000},
author = {Ralf K. Heilmann and Alexander R. Bruccoleri and Jeffery Kolodziejczak and Jessica A. Gaskin and Stephen L. O'Dell and Ritwik Bhatia and Mark L. Schattenburg},
journal= {arXiv preprint arXiv:1607.04517},
year = {2020}
}
备注
submitted to Proc. SPIE 9905