Рентгеновский телескоп ( XRT ) представляет собой телескоп , который предназначен для наблюдения удаленных объектов в рентгеновском спектре. Чтобы подняться над атмосферой Земли, которая непрозрачна для рентгеновских лучей, рентгеновские телескопы должны быть установлены на высотных ракетах, воздушных шарах или искусственных спутниках.
Основными элементами телескопа являются оптика (фокусирующая или коллимирующая), которая собирает излучение, попадающее в телескоп, и детектор, на котором собирается и измеряется излучение. Для этих элементов использовались самые разные конструкции и технологии.
Многие из существующих телескопов на спутниках состоят из нескольких копий или вариантов системы детектор-телескоп, чьи возможности дополняют или дополняют друг друга, а также дополнительных фиксированных или съемных элементов [1] [2] (фильтров, спектрометров), которые добавляют функциональность к инструмент.
Оптика [ править ]
Наиболее распространенными методами, используемыми в рентгеновской оптике, являются зеркала скользящего падения и коллимированные отверстия .
Фокусирующие зеркала [ править ]
Использование рентгеновских зеркал позволяет фокусировать падающее излучение в плоскости детектора. Различные геометрические формы (например , Kirkpartick-Baez или Лобстер-глаз) были предложены или использованы, но почти вся совокупность существующих телескопов используют некоторое изменение конструкции Вольтера I . [ необходима цитата ] Ограничения этого типа рентгеновской оптики приводят к гораздо более узким полям обзора (обычно <1 градуса), чем у видимых или ультрафиолетовых телескопов.
Что касается коллимированной оптики, фокусирующая оптика позволяет:
- изображение с высоким разрешением
- высокая чувствительность телескопа: поскольку излучение фокусируется на небольшой площади, отношение сигнал / шум для этого типа инструментов намного выше.
Зеркала могут быть изготовлены из керамической или металлической фольги [3], покрытой тонким слоем отражающего материала (обычно золота или иридия ). Зеркала на основе этой конструкции работают на основе полного отражения света при скользящем падении.
Энергетический диапазон этой технологии ограничен обратной зависимостью между критическим углом полного отражения и энергией излучения. Предел в начале 2000 - х с Chandra и XMM-Newton рентгеновской обсерватории было около 15 кило- электронвольт (кэВ) света. [4] Используя новые зеркала с многослойным покрытием, рентгеновское зеркало для телескопа NuSTAR увеличило этот свет до 79 кэВ. [4] Для отражения на этом уровне стеклянные слои были покрыты несколькими слоями вольфрама (W) / кремния (Si) или платины (Pt) / карбида кремния (SiC). [4]
Коллимирующая оптика [ править ]
В то время как в более ранних рентгеновских телескопах использовались простые коллиматорные техники (например, вращающиеся коллиматоры, проволочные коллиматоры) [5], технология, наиболее используемая в настоящее время, использует маски с кодированной апертурой. В этом методе используется плоская решетка с рисунком апертуры перед детектором. Эта конструкция менее чувствительна, чем фокусирующая оптика, и качество изображения и идентификация положения источника намного хуже, однако она предлагает большее поле зрения и может использоваться при более высоких энергиях, когда оптика скользящего падения становится неэффективной. Кроме того, изображение не является прямым, оно скорее реконструируется путем постобработки сигнала.
Детекторы [ править ]
В детекторах для рентгеновских телескопов использовалось несколько технологий, от счетчиков, таких как ионизационные камеры, счетчики Гейгера или сцинтилляторы, до детекторов изображения, таких как ПЗС-матрицы или КМОП- сенсоры. [ необходима цитата ] Использование микрокалориметров, которые предлагают дополнительную возможность измерения с большой точностью энергии излучения, планируется для будущих миссий. [ необходима цитата ]
Миссии с использованием рентгеновских телескопов [ править ]
История рентгеновских телескопов [ править ]
В этом разделе не процитировать любые источники . ( август 2019 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
Первый рентгеновский телескоп с оптикой скользящего падения Wolter Type I был использован в эксперименте на ракете 15 октября 1963 г., 16:05 UT в Уайт-Сэндс, штат Нью-Мексико, с использованием системы управления наведением Ball Brothers Corporation на ракете Aerobee 150 для получения X- лучевые изображения Солнца в области 8–20 ангстрем. Второй полет был в 1965 г. на той же стартовой позиции (Р. Джаккони и др., ApJ 142 , 1274 (1965)).
Эйнштейн обсерватория (1978-1981 лет), также известная как HEAO-2, была первым орбитальная рентгеновской обсерваторией с помощью телескопа Вольтера I типа (Р. Джаккони и др., APJ 230 , 540 (1979)). Получены рентгеновские изображения высокого разрешения в диапазоне энергий от 0,1 до 4 кэВ звезд всех типов, остатков сверхновых, галактик и скоплений галактик. HEAO-1 (1977–1979) и HEAO-3 (1979–1981) были другими в этой серии. Еще одним крупным проектом был РОСАТ (действовал в 1990–1999 гг.), Космическая обсерватория с тяжелым рентгеновским излучением и фокусирующей рентгеновской оптикой.
Chandra X-Ray Observatory является одним из последних спутниковых обсерваторий , запущенных НАСА и космические агентства Европы, Японии и России. Chandra работает более 10 лет на высокой эллиптической орбите, получая тысячи изображений 0,5 угловой секунды и спектры высокого разрешения всех видов астрономических объектов в диапазоне энергий от 0,5 до 8,0 кэВ. Многие впечатляющие изображения с Чандры можно увидеть на веб-сайте NASA / Goddard.
NuStar - один из последних рентгеновских космических телескопов, запущенных в июне 2012 года. Телескоп наблюдает излучение в диапазоне высоких энергий (3–79 кэВ) и с высоким разрешением. NuStar чувствителен к сигналам 68 и 78 кэВ от распада 44 Ti в сверхновых.
Гравитация и экстремальный магнетизм (GEMS) должны были измерять поляризацию рентгеновских лучей, но в 2012 году она была отменена.
См. Также [ править ]
- Список типов телескопов
- Список рентгеновских космических телескопов
- Рентгеновская астрономия
- Телескоп Вольтера : тип рентгеновского телескопа, построенного со скользящими зеркалами падения.
Ссылки [ править ]
- ^ "Чандра :: О Чандре :: Инструменты науки" . chandra.si.edu . Проверено 19 февраля 2016 .
- ^ «Инструменты» . sci.esa.int . Проверено 19 февраля 2016 .
- ^ "Зеркальная лаборатория" .
- ^ a b c NuStar: Instrumentation: Optics Архивировано 1 ноября 2010 г. на Wayback Machine.
- ^ Сьюард, Фредерик Д .; Чарльз, Филип А. (2010). Изучение рентгеновской Вселенной - Cambridge Books Online - Cambridge University Press . DOI : 10,1017 / cbo9780511781513 . ISBN 9780511781513.
Внешние ссылки [ править ]
- Kamijo N; Suzuki Y; Awaji M; и другие. (Май 2002 г.). «Эксперименты с жестким рентгеновским микропучком с зонной пластиной Френеля, нарезанной распылением, и ее применения» . J Synchrotron Radiat . 9 (Pt 3): 182–6. DOI : 10.1107 / S090904950200376X . PMID 11972376 .
- Научные приложения мягкой рентгеновской микроскопии
