利用 SiSeRO 器件演示重复非破坏性读出（RNDR）

我们首次在单电子敏感读出（SiSeRO）器件上演示了所谓的重复非破坏性读出（RNDR）。SiSeRO 是由 MIT Lincoln Laboratory 开发的用于电荷耦合器件（CCD）图像传感器的新型片上电荷探测器输出级。该技术使用具有位于晶体管沟道下方的耗尽内部栅的 p-MOSFET 晶体管。晶体管源漏电流通过电荷向内部栅的转移而被调制。RNDR 通过将信号电荷在内部栅与求和阱（SW，即最后一个串行寄存器）之间非破坏性地转移来实现。非破坏性电荷转移的优势在于，每个像素的信号电荷可在每次转移周期结束时被测量，并且通过对大量测量（$\mathrm{N_{cycle}}$）取平均，总噪声可降低 1/$\mathrm{\sqrt{N_{cycle}}}$ 倍。在我们使用 SiSeRO 原型器件的实验中，我们实现了九次（$\mathrm{N_{cycle}}$ = 9）RNDR 周期，在 5.9 keV 下获得了约 2 电子读出噪声（等效噪声电荷或 ENC），其光谱分辨率接近硅的 fano 极限。这些初步结果极为鼓舞人心，证明了 RNDR 技术在 SiSeRO 中的成功实现。它们也为未来使用更优化的测试台（更好的温度控制、更多 RNDR 周期、针对 RNDR 优化的 SiSeRO 器件）的实验奠定了基础，这些实验应能够实现亚电子噪声灵敏度。这类新器件为需要极低噪声光谱成像仪的下一代天文 X 射线望远镜提供了一种令人振奋的技术。亚电子灵敏度还增加了进行原位绝对校准的能力，从而实现对低能仪器响应的前所未有的表征。