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Demonstration of Athena X-IFU Compatible 40-Row Time-Division-Multiplexed Readout
IEEE Transactions on Applied Superconductivity ( IF 1.8 ) Pub Date : 2019-08-01 , DOI: 10.1109/tasc.2019.2904472 M Durkin 1 , J S Adams 2 , S R Bandler 2 , J A Chervenak 2 , S Chaudhuri 3 , C S Dawson 3 , E V Denison 1 , W B Doriese 1 , S M Duff 1 , F M Finkbeiner 2 , C T FitzGerald 4 , J W Fowler 1 , J D Gard 1 , G C Hilton 1 , K D Irwin 3 , Y I Joe 1 , R L Kelley 2 , C A Kilbourne 2 , A R Miniussi 2 , K M Morgan 1 , G C O'Neil 1 , C G Pappas 1 , F S Porter 2 , C D Reintsema 1 , D A Rudman 1 , K SaKai 2 , S J Smith 2 , R W Stevens 1 , D S Swetz 1 , P Szypryt 1 , J N Ullom 1 , L R Vale 1 , N Wakeham 2 , J C Weber 1 , B A Young 4
IEEE Transactions on Applied Superconductivity ( IF 1.8 ) Pub Date : 2019-08-01 , DOI: 10.1109/tasc.2019.2904472 M Durkin 1 , J S Adams 2 , S R Bandler 2 , J A Chervenak 2 , S Chaudhuri 3 , C S Dawson 3 , E V Denison 1 , W B Doriese 1 , S M Duff 1 , F M Finkbeiner 2 , C T FitzGerald 4 , J W Fowler 1 , J D Gard 1 , G C Hilton 1 , K D Irwin 3 , Y I Joe 1 , R L Kelley 2 , C A Kilbourne 2 , A R Miniussi 2 , K M Morgan 1 , G C O'Neil 1 , C G Pappas 1 , F S Porter 2 , C D Reintsema 1 , D A Rudman 1 , K SaKai 2 , S J Smith 2 , R W Stevens 1 , D S Swetz 1 , P Szypryt 1 , J N Ullom 1 , L R Vale 1 , N Wakeham 2 , J C Weber 1 , B A Young 4
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Time-division multiplexing (TDM) is the backup readout technology for the X-ray Integral Field Unit (X-IFU), a 3168-pixel X-ray transition-edge sensor (TES) array that will provide imaging spectroscopy for european space agency's Athena satellite mission. X-IFU design studies are considering readout with a multiplexing factor of up to 40. We present data showing 40-row TDM readout (32 TES rows + 8 repeats of the last row) of TESs that are of the same type as those being planned for X-IFU, using measurement and analysis parameters within the ranges specified for X-IFU. Single-column TDM measurements have best-fit energy resolution of (1.91 ± 0.01) eV for the Al Kα complex (1.5 keV), (2.10 ± 0.02) eV for Ti Kα (4.5 keV), (2.23 ± 0.02) eV for Mn Kα (5.9 keV), (2.40 ± 0.02) eV for Co Kα (6.9 keV), and (3.44 ± 0.04) eV for Br Kα (11.9 keV). Three-column measurements have best-fit resolution of (2.03 ± 0.01) eV for Ti Kα and (2.40 ± 0.01) eV for Co Kα. The degradation due to the multiplexed readout ranges from 0.1 eV at the lower end of the energy range to 0.5 eV at the higher end. The demonstrated performance meets X-IFU's energy-resolution and energy-range requirements. True 40-row TDM readout, without repeated rows, of kilopixel scale arrays of X-IFU-like TESs is now under development.
中文翻译:
Athena X-IFU 兼容 40 行时分复用读数的演示
时分复用 (TDM) 是 X 射线积分场单元 (X-IFU) 的备用读出技术,X-IFU 是一个 3168 像素的 X 射线过渡边缘传感器 (TES) 阵列,将为欧洲航天局提供成像光谱雅典娜卫星任务。X-IFU 设计研究正在考虑使用高达 40 的多路复用因子进行读出。我们提供的数据显示了与计划中类型相同的 TES 的 40 行 TDM 读出(32 个 TES 行 + 最后一行的 8 个重复)对于 X-IFU,使用 X-IFU 指定范围内的测量和分析参数。单列 TDM 测量的最佳能量分辨率为 (1.91 ± 0.01) eV 的 Al Kα 复合物 (1.5 keV)、(2.10 ± 0.02) eV 的 Ti Kα (4.5 keV)、(2.23 ± 0.02) eV 的 Mn Kα (5.9 keV)、Co Kα (6.9 keV) 的 (2.40 ± 0.02) eV 和 Br Kα (11.9 keV) 的 (3.44 ± 0.04) eV。三列测量对 Ti Kα 的最佳拟合分辨率为 (2.03 ± 0.01) eV,对 Co Kα 具有 (2.40 ± 0.01) eV。由于多路读取而导致的退化范围从能量范围低端的 0.1 eV 到高端的 0.5 eV。演示的性能满足 X-IFU 的能量分辨率和能量范围要求。现在正在开发真正的 40 行 TDM 读出,没有重复行,千像素级 X-IFU 类 TES 阵列。
更新日期:2019-08-01
中文翻译:
Athena X-IFU 兼容 40 行时分复用读数的演示
时分复用 (TDM) 是 X 射线积分场单元 (X-IFU) 的备用读出技术,X-IFU 是一个 3168 像素的 X 射线过渡边缘传感器 (TES) 阵列,将为欧洲航天局提供成像光谱雅典娜卫星任务。X-IFU 设计研究正在考虑使用高达 40 的多路复用因子进行读出。我们提供的数据显示了与计划中类型相同的 TES 的 40 行 TDM 读出(32 个 TES 行 + 最后一行的 8 个重复)对于 X-IFU,使用 X-IFU 指定范围内的测量和分析参数。单列 TDM 测量的最佳能量分辨率为 (1.91 ± 0.01) eV 的 Al Kα 复合物 (1.5 keV)、(2.10 ± 0.02) eV 的 Ti Kα (4.5 keV)、(2.23 ± 0.02) eV 的 Mn Kα (5.9 keV)、Co Kα (6.9 keV) 的 (2.40 ± 0.02) eV 和 Br Kα (11.9 keV) 的 (3.44 ± 0.04) eV。三列测量对 Ti Kα 的最佳拟合分辨率为 (2.03 ± 0.01) eV,对 Co Kα 具有 (2.40 ± 0.01) eV。由于多路读取而导致的退化范围从能量范围低端的 0.1 eV 到高端的 0.5 eV。演示的性能满足 X-IFU 的能量分辨率和能量范围要求。现在正在开发真正的 40 行 TDM 读出,没有重复行,千像素级 X-IFU 类 TES 阵列。