宽间隙 CdTe 双面条形探测器的成像与光谱性能

第四次 FOXSI (Focusing Optics X-ray Solar Imager) 声呐火箭实验旨在实现对中到大型（>= GOES C5 级）日系太阳闪电的首次成像光谱观测，与前三次飞行分别针对太阳相对安静区域不同。为满足对硬 X 射线焦平面探测器的新要求，即能够同时对来自太阳日系闪电的谱线（<1 keV FWHM）和空间（<50 um）分离的髓核和染色体发射进行诊断，我们开发了一种新的条形配置探测器，称为宽间隙 CdTe 半导体双面条形探测器 (CdTe-DSD)。宽间隙 CdTe-DSD 采用独特的设计原则来增强位置分辨率。这种增强是通过扩大电极之间的间隙，以在相邻条形电极之间诱导电荷共享，并利用这种能量共享信息进行位置重构，以至于细于条形间距。然而，探测器响应变得复杂，需要考虑各种因素，例如由于间隙变宽导致的电荷损失以及光子相互作用深度的依赖性。因此，我们开发了一种能量重建方法，充分利用来自相邻条形之间以及来自阴极和阳极两侧的能量信息，实现了在 14 keV 时 0.75 keV (FWHM) 的能量分辨率。此外，我们在 Spring-8 采用同步光束进行 X 射线扫描实验，以 10 um 的细尺度评估探测器响应。基于这些结果，我们建立了一种亚条形位置重构方法，表明与间隙中心相互作用的 X 射线可达 20 um 的精度确定，甚至与条形中心相互作用的 X 射线也可达 50 um 的精度。