天体物理学 > 天体物理学的仪器与方法
[提交于 2025年6月30日
]
标题: 切连科夫光子背景的表征用于空间中的低噪声硅探测器
标题: Characterization of the Cherenkov Photon Background for Low-Noise Silicon Detectors in Space
摘要: 未来用于对微弱天体源进行成像和光谱分析的空间观测设备将需要具有超低噪声的探测器,这些探测器在宽波长范围内具有灵敏度。 硅电荷耦合器件(CCD),如电子倍增CCD(EMCCD)、跳过CCD、多放大器传感(MAS)CCD和单电子敏感读出(SiSeRO)CCD已经证明能够检测和测量从X射线能量到接近硅带隙(~1.1$\mu$m)的单个光子,使它们成为该应用的候选技术。 在此背景下,我们研究了一种相对较未被探索的低能背景来源,即高能宇宙射线穿过硅探测器时产生的切连科夫辐射。 我们提出了一种切连科夫光子产生和吸收的模型,并将其校准到实验室数据,我们使用该模型来表征空间中超低噪声硅探测器的剩余背景率。 我们研究了切连科夫背景率如何依赖于探测器厚度、太阳活动的变化以及重宇宙射线种类(Z > 2)的贡献。 我们发现,对于厚硅探测器,例如为了在长波长下实现高量子效率所需的探测器,宇宙射线引起的切连科夫光子产生率与其他探测器和天体物理背景相当。 我们将我们的切连科夫背景模型应用于模拟的系外行星光谱观测,并发现尽管切连科夫背景率较高,厚探测器在长波长下仍优于较薄的探测器。 此外,我们发现,即使存在扩展的切连科夫光子晕,最小的宇宙射线轨迹遮挡仍然能够最大化非常微弱源的信噪比。
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