ASTRO-H 软伽马射线探测器 (SGD) 的 Si/CdTe 半导体康普顿相机
天体物理仪器与方法
2015-09-03 v1 仪器与探测器
摘要
软伽马射线探测器 (SGD) 是 ASTRO-H 卫星上的仪器载荷之一，将覆盖宽能带 (60--600 keV)，其本底水平比目前在轨仪器好 10 倍。SGD 通过将康普顿相机方案与窄视场有源屏蔽相结合来实现低本底。SGD 中的康普顿相机被实现为由硅和碲化镉 (CdTe) 传感器组成的混合半导体探测器系统。SGD 康普顿相机的设计已经最终确定，并且已经制造了与飞行模型配置相同的最终原型机用于性能评估。康普顿相机的整体尺寸为 12 cm x 12 cm x 12 cm，由 32 层 Si 像素传感器和 8 层 CdTe 像素传感器组成，并被 2 层 CdTe 像素传感器包围。对于 100 keV 和 511 keV 伽马射线，康普顿相机的探测效率分别达到约 15% 和 3%。Si 和 CdTe 传感器的像素间距为 3.2 mm，来自所有 13312 个像素的信号由为 SGD 开发的 208 个 ASIC 处理。半导体传感器和低噪声 ASIC 提供了良好的能量分辨率，原型 Si 和 CdTe 像素传感器获得的能量分辨率在 60 keV 时分别为 1.0--2.0 keV (FWHM)，在 122 keV 时分别为 1.6--2.5 keV (FWHM)。由于对康普顿运动学有更好的约束，这带来了良好的本底抑制能力。最终原型机实现的康普顿相机能量分辨率在 356 keV 时为 6.3 keV (FWHM)，在 662 keV 时为 10.5 keV (FWHM)，满足了 SGD 康普顿相机的仪器要求（优于 2%）。此外，通过最终原型机的本底测量证实了低固有本底。
引用
@article{arxiv.1509.00588,
title = {The Si/CdTe semiconductor Compton camera of the ASTRO-H Soft Gamma-ray Detector (SGD)},
author = {Shin Watanabe and Hiroyasu Tajima and Yasushi Fukazawa and Yuto Ichinohe and Shin'ichiro Takeda and Teruaki Enoto and Taro Fukuyama and Shunya Furui and Kei Genba and Kouichi Hagino and Astushi Harayama and Yoshikatsu Kuroda and Daisuke Matsuura and Ryo Nakamura and Kazuhiro Nakazawa and Hirofumi Noda and Hirokazu Odaka and Masayuki Ohta and Mitsunobu Onishi and Shinya Saito and Goro Sato and Tamotsu Sato and Tadayuki Takahashi and Takaaki Tanaka and Atsushi Togo and Shinji Tomizuka},
journal= {arXiv preprint arXiv:1509.00588},
year = {2015}
}
备注
12 pages, 14 figures