频移算法：用于X射线跃迁边传感器微量热计频域复用读出的基带锁相环设计
仪器与探测器
2021-07-28 v1 天体物理仪器与方法
系统与控制
系统与控制
摘要
跃迁边传感器（TES）是一种极灵敏器件，用于测量单个X射线光子的能量。针对天文光谱应用，SRON 开发了用于此类 TES 千像素阵列的频域复用（FDM）读出系统。每个 TES 在 1 至 5 MHz 范围内的特定频率上施加电压偏置。各像素间的隔离通过极窄带（高Q）光刻 LC 谐振器实现。为防止由于互调线噪声导致的能量分辨率退化，偏置频率分布于规则栅格上。对 LC 谐振频率精度的要求极高。因制作公差导致的谐振频率偏移相对于带宽显著，故需一控制器以补偿 LC 串联阻抗。我们提出两种此类控制器：一简单正交比例-积分（PI）控制器与一较复杂阻抗估计器。两控制器均在基带工作，并试图使 TES 电流与偏置电压同相，实质作为锁相环（PLL）运作。它们允许 TES 像素在偏离 LC 谐振处工作，同时保留 TES 热响应与能量分辨率。采用所提方法的大量实验结果——近期已于 companion 论文发表——表明这些控制器可在复用操作中保持单像素能量分辨率。
引用
@article{arxiv.2107.02754,
title = {Frequency Shift Algorithm: Design of a Baseband Phase Locked Loop for Frequency-Domain Multiplexing Readout of X-ray Transition-Edge Sensor Microcalorimeters},
author = {Paul van der Hulst and Jan van der Kuur and Ad Nieuwenhuizen and Davide Vaccaro and Hiroki Akamatsu and Patrick van Winden and Bert-Joost van Leeuwen and Jan-Willem den Herder},
journal= {arXiv preprint arXiv:2107.02754},
year = {2021}
}