AXIS 快速 X 射线读数：原型成功与下一代升级
天体物理仪器与方法
2024-07-25 v1 高能天体物理现象
仪器与探测器
摘要
先进 X 射线成像卫星 (AXIS) 是一项 NASA 探针级任务概念，旨在提供比 Chandra (发射时) 有效面积十倍的亚角分辨率。AXIS 焦平面采用 MIT 林肯实验室 (MIT-LL) X 射线电荷耦合器件 (CCD) 探测器，配合专用集成电路 (ASIC)，称为多通道读出芯片 (MCRC)。虽然该读出 ASIC 旨在服务于 AXIS 任务，但也适用于一系列具有相似读出需求的潜在 X 射线任务。由斯坦福大学 X 射线天文学与观测宇宙 (XOC) 小组设计，MCRC-V1.0 原型芯片采用 350 nm 工艺节点，提供 8 通道高速、低噪声、低功耗读出电子。每个通道实现用于偏置探测器输出驱动器的电流源、提供增益的前置放大器，以及直接与模数转换器 (ADC) 接口的输出缓冲器。MCRC-V1 ASIC 的性能与我们最佳离散电子实现相当，但功耗降低了一个数量级，占据的面积仅为原来的一部分。在总离子化剂量 (TID) 测试中，该芯片展示出等于或超过 25 krad 的辐射硬度，确认了其设计中所采用的工艺技术和布局技术的适合性。下一代 ASIC (MCRC-V2) 将扩大通道数量并扩展与外部电路的接口，推动其作为下一代 X 射线 CCD 类探测器的读出芯片解方案的成熟度。本文概述了我们最新的表征工作，包括 TID 辐射活动及首次将 MCRC ASIC 与代表性 MIT-LL CCD 组合运行的成果。
引用
@article{arxiv.2407.16759,
title = {X-ray speed reading with the MCRC: prototype success and next generation upgrades},
author = {Peter Orel and Abigail Y. Pan and Sven Herrmann and Tanmoy Chattopadhyay and Glenn Morris and Haley Stueber and Steven W. Allen and Daniel Wilkins and Gregory Prigozhin and Beverly LaMarr and Richard Foster and Andrew Malonis and Marshall W. Bautz and Michael J. Cooper and Kevan Donlon},
journal= {arXiv preprint arXiv:2407.16759},
year = {2024}
}
备注
To appear in SPIE Astronomical Telescopes + Instrumentation proceedings 2024