用于 Arcus 任务的临界角透射光栅原型 X 射线性能

Arcus 是一项拟议的软 X 射线光栅光谱仪探索者任务。它旨在通过绘制星系和星系团内部及之间的热气体图、表征超大质量黑洞的喷流和风来探索宇宙反馈，并研究原行星盘和恒星吸积的动力学。Arcus 配备为 Athena 任务开发的 12 米焦距掠入射硅孔光学元件（SPO）。临界角透射（CAT）光栅将高阶衍射高效地色散到 CCD 上。我们报告了类似 Arcus 的 CAT 光栅的新的和改进的 X 射线性能结果，包括两个共对准 CAT 光栅创纪录的分辨本领。多个 Arcus 原型光栅面由 PANTER 设施的 SPO 照射。这些光栅面由 $32\times32.5$ mm$^2$ 的图案化硅膜组成，粘合到金属框架上。粘合角度根据测得的膜内光栅条平均倾斜角进行调整。两个同时被照射的光栅面显示 Al-K$_{\alpha}$ 双线在 18 级和 21 级衍射级有轻微展宽，最佳拟合的有效分辨本领记录为 $R_G \approx 1.3^{+\infty}_{-0.5}\times10^4$ ($3\sigma$)，约为 Arcus 要求的 3-4 倍。我们在类似 Arcus 的配置中测量了准全照射光栅在 O-K 波长处 4-7 级的衍射效率，并将结果与同步辐射点测量结果进行比较。在对几何效应和轫致辐射连续谱进行校正后，我们发现两个不同设施的全照射和点照射测量结果之间，以及与用于 Arcus 有效面积预测的模型之间，均存在一致性。我们发现这些类飞行光栅满足衍射效率要求，并大大超过了 Arcus 的分辨本领要求。