NewAthena WFI 飞行生产传感器中的辐射效应与噪声演化

宽视场成像仪（WFI）是 ESA 下一代大型 X 射线天文台 NewAthena 上的两台仪器之一，专为 0.2-15 keV 范围内的成像光谱而设计，结合了大视场和高计数率能力。其焦平面配备了背照式 DEPFET（耗尽型 p 沟道场效应晶体管）传感器，具有高辐射容限，并提供接近 Fano 极限的能量分辨率。实现这一性能需要极低的读出噪声，预期在寿命初期约为 3 个电子 ENC。因此，这些器件对辐射引起的噪声行为变化高度敏感。在这项工作中，我们研究了总非电离剂量（TNID）和总电离剂量（TID）对相关噪声成分的影响，包括它们的温度依赖性。一个包含来自飞行生产晶圆的 64x64 像素传感器的探测器模块，在维也纳新城 MedAustron 加速器设施用 62.4 MeV 质子进行了辐照，总剂量相当于 2.6 $\cdot$ 10$^9$ 10-MeV-质子/cm$^2$。在整个辐照和后续测量过程中，探测器保持完全偏置和运行，维持 213 K 的标称工作温度。为了研究低温下的短期退火行为，第二个相同模块利用可用的高通量束流，在更短的时间尺度内暴露于相当的质子剂量。通过用 17.4 keV Mo-K_alpha X 射线将另一个器件辐照至 15 Gy 的总剂量，分别研究了 TID 效应。我们报告了由此产生的读出噪声、暗电流和阈值电压的变化，并将其与早期使用飞行前传感器的辐照活动结果进行了比较。讨论了对仪器所需工作温度及其预期寿命末期性能的影响。