减轻粒子背景对 Athena 宽视场成像仪的影响

搭载于 Athena 上的宽视场成像仪（WFI）将开启研究炽热高能宇宙的新时代。WFI 对暗弱弥散源的观测将受高能粒子所产生的背景不确定性的限制。这些粒子产生易于识别的“宇宙射线径迹”，以及由粒子与仪器相互作用产生的次级光子和电子的信号。这些次级粒子的信号与由光学系统聚焦的 X 射线相同，且无法在不同时剔除这些宝贵光子的情况下被滤除。作为理解 WFI 背景的更大努力的一部分，我们在此展示一项利用宇宙射线粒子径迹与次级事件之间空间关联的背景抑制技术的研究结果。我们使用 Geant4 模拟生成真实的粒子背景，将其存入模拟的 WFI 帧中，并以类似于预期在轨和地面软件的方式处理这些帧，从而产生仅含粒子背景的 WFI 观测。所研究的技术，即自反符合（SAC），随后选择性地滤除探测器中粒子径迹周围的区域，使 WFI 成为自身的反符合探测器。我们表明 SAC 能有效改善暗弱弥散源观测的系统不确定性，但代价是由于信号减少带来的统计不确定性。若每帧有足够的像素脉冲高度信息下传到地面，则该技术可根据科学目标选择性应用，在不影响其他科学数据质量的情况下提供灵活性。此处呈现的结果与任何未来的硅基像素化 X 射线成像探测器相关，并可使 WFI 及类似仪器探测到真正暗弱的 X 射线面亮度。