Tiny-box：一种用于低噪声快速 X 射线成像探测器灵活开发与表征的工具
天体物理仪器与方法
2020-12-15 v1 高能天体物理现象
仪器与探测器
摘要
X 射线电荷耦合器件（CCD）在过去四分之一世纪中一直是软 X 射线天文仪器的主力。它们具有宽能量响应、极低的电子读出噪声以及良好的软 X 射线能量分辨率。这些特性，加上现代 CCD 所具备的大阵列和小像元尺寸，使它们成为配备大收集面积、高角分辨率和宽视场的下一代天文 X 射线任务的潜在候选者，从而能够观测暗弱、弥漫和高红移的 X 射线宇宙。然而，如此高的收集面积（约为 Chandra 的 30 倍）要求这些探测器的读出速度比当前 CCD 快一个数量级，以避免饱和与堆积效应。在此背景下，斯坦福大学与麻省理工学院（MIT）已启动快速读出 X 射线相机的研发。作为该研发工作的工具，我们设计了一块快速读出、低噪声电子学板（旨在以每秒 5 兆像素的数据率工作），其配合 STA Archon 控制器以读出一块 512 x 512 的 CCD（来自 MIT 林肯实验室）。这一灵活装置使我们能够研究包括数字整形选项在内的多项参数与运行条件。本文中，我们描述了该表征测试台、读出电子学的概念与开发以及仿真结果。我们还报告了该装置对读出噪声、能量分辨率及其他参数的首次测量结果。尽管这还只是一个原型，我们计划未来使用更大的多节点 CCD 器件并配以专用 ASIC 读出系统，以实现 CCD 更快的并行读出。
引用
@article{arxiv.2012.07161,
title = {Tiny-box: A tool for the versatile development and characterization of low noise fast X-ray imaging detectors},
author = {Tanmoy Chattopadhyay and Sven Herrmann and Steven Allen and Jack Hirschman and Glenn Morris and Marshall Bautz and Andrew Malonis and Richard Foster and Gregory Prigozhin and Dave Craig and Barry Burke},
journal= {arXiv preprint arXiv:2012.07161},
year = {2020}
}
备注
To appear in SPIE Astronomical Telescopes + Instrumentation, 2020, Paper No. 11454-80