FBK 用于空间 X 射线偏振测量的 GEM 探测器微加工的等离子体刻蚀方法

气体电子倍增器（GEM）探测器在与定制像素读出 ASIC 耦合于气体像素探测器（GPD）中时，对于实现天体物理源的高分辨率 X 射线偏振至关重要，如成像 X 射线偏振探索器（IXPE）、Polarlight 立方星先导任务以及未来大型增强 X 射线计时和偏振（eXTP）中国任务上的 PFA 望远镜。IXPE 合作组的研发努力已使 GPD 技术趋于成熟。然而，经典湿法刻蚀或激光钻孔 GEM 制备工艺的局限性促使我们探索替代方法。本工作重点研究在 Fondazione Bruno Kessler（FBK）制备 GEM 图案的等离子体刻蚀方法。目标是改善 GEM 孔的深宽比，以减轻 GEM 介质的充电效应，该效应会产生依赖于速率的增益变化。与传统的湿法刻蚀工艺不同，反应离子刻蚀（RIE）能够实现更垂直的刻蚀轮廓，从而获得更好的深宽比。此外，RIE 工艺有望克服 GEM 孔图案中的不均匀性，这些不均匀性被认为会在配备激光钻孔或湿法刻蚀 GEM 的 GPD 的方位角响应中引起系统性效应。我们展示了一种直径为 20 微米、间距为 50 微米的 GEM 几何结构，并对其结构特征和深宽比进行了广泛表征（SEM 和 PFIB）。与 INFN 比萨和都灵的合作使我们能够比较这些探测器的电学性能，并测试它们作为 GPD 中电子倍增器的性能。尽管这项研发工作尚处于初始阶段，但它有望通过具有更垂直孔轮廓的 GEM 图案来提高 IXPE 任务在 X 射线偏振测量中的灵敏度。