ART-XC: различия между версиями

'''ART-XC''' — [[рентгеновский телескоп]], созданный [[Институт космических исследований РАН|Институтом космических исследований РАН]] и [[РФЯЦ-ВНИИЭФ]]<ref name="NKJ201709">{{статья |автор=|заглавие=[https://www.nkj.ru/archive/articles/32080/ Первый российский рентгеновский телескоп для дальнего космоса]|издание=[[Наука и жизнь]] |год=2017 |номер=9 |страницы=10—12}}</ref>; наряду с немецким телескопом [[eROSITA]] является частью российской космической обсерватории «[[Спектр-РГ]]».

Телескоп работает в диапазоне энергий {{nobr|6—30 кэВ}} (килоэлектронвольт) и имеет 7 модулей рентгеновских зеркал скользящего типа, изготовленных [[Космический центр Маршалла|центром космических полетов имени Маршалла]] в США (зеркала тестового контрольно-доводочного образца телескопа созданы в России на специально созданной научно-производственной базе РФЯЦ-ВНИИЭФ)<ref name=r1>[http://srg.iki.rssi.ru/?page_id=66 Астрофизический проект Спектр-Рентген-Гамма. Телескоп ART-XC].  — ИКИ РАН.</ref><ref name=r2>[https://wwwastro.msfc.nasa.gov/artxc/ ART-XC on SRG]. NASA Marshall Space Flight Center</ref>. Чувствительность телескопа по сравнению с прошлыми российскими телескопами повысилась в 40 раз. Корпус телескопа изготовлен из [[углепластик]]а. Высота телескопа составляет {{nobr|3,5 м}}, масса {{nobr|350 кг}}. Угол зрения равен {{nobr|30 минутам}} дуги. [[Эффективная площадь антенны|Эффективная входная апертура]] составляет {{nobr|450 см²}} (при энергии {{nobr|8 кэВ}}), [[угловое разрешение]] 45 секунд дуги<ref name=r1/><ref name=r2/><ref name=lev14/>. Телескоп создавался в течение {{nobr|9 лет}}.

Каждый из семи комплектов зеркал скользящего падения, собранных по схеме [[телескоп Вольтера|телескопа Вольтера]] {{nobr|I типа}} (по {{nobr|28 пар}} вложенных зеркальных оболочек в модуле) с фокальной длиной {{nobr|2,7 метра}}, фокусирует рентгеновское излучение на находящийся в его фокальной плоскости позиционно-чувствительный детектор, защищённый от света рентгенопрозрачным [[бериллий|бериллиевым]] окном толщиной {{nobr|100 мкм}}. Зеркала состоят из сплава никеля и кобальта, их рабочие поверхности покрыты слоем [[Иридий|иридия]] толщиной {{nobr|10 нм}} для увеличения коэффициента отражения. Длина каждого модуля составляет {{nobr|58,0 см}}, диаметр зеркал от 4,9 до {{nobr|14,5 см}}. Все модули расположены параллельно друг другу, то есть просматривают один и тот же участок неба; кроме того, на обсерватории «[[Спектр-РГ]]» они установлены параллельно второму телескопу, [[eROSITA]], вдоль главной оси спутника и перпендикулярно направлению на Солнце. Вращение спутника вокруг оси, направленной на Солнце, с периодом около 4 часов позволяет телескопам за полгода, время прохождения половины земной орбиты, полностью отсканировать всю небесную сферу<ref name=r1/><ref name=r2/><ref name=lev14>{{cite doi|10.1117/12.2056311}}</ref>.

Каждый из семи детекторов состоит из высококачественного полупроводникового монокристалла [[Теллурид кадмия|теллурида кадмия]] размером {{nobr|30×30×1 мм}} (рабочая область — круг диаметром {{nobr|28,56 мм}}). Монокристаллы выращены фирмой Acrorad (Япония). На кристалле размещена разработанная в ИКИ РАН система электродов, образующая матрицу [[Диод Шоттки|диодов Шоттки]] размером {{nobr|48×48 пикселей}}. Электроды состоят из параллельных полос шириной {{nobr|520 мкм}} с промежутками в {{nobr|75 мкм}}; полосы на верхней ([[анод]]ной) стороне кристалла перпендикулярны полосам на нижней ([[катод]]ной) стороне. Верхние полосы состоят из слоёв золота и платины, нижние  — из слоёв алюминия, титана и золота (перечислены в направлении сверху вниз вдоль оси телескопа). Системы полос на каждой стороне окружены охранным кольцом. Каждый квадратный пиксель имеет размеры стороны {{nobr|595 мкм}}, что обеспечивает угловое разрешение {{nobr|45 секунд}} дуги. Считывание данных с каждого детектора выполняется парой специализированных микросхем ([[ASIC]]) VA64TA1, разработанных фирмой Gamma Medica-Ideas (Норвегия); обе микросхемы, детектор, термодатчик и [[охладитель Пельтье]] интегрированы в единый модуль. Рабочая температура детектора {{nobr|−30 °C}}, энергетическое разрешение составляет 10 % при энергии {{nobr|14 кэВ}} и обратном смещении {{nobr|−100 В}}. Ток утечки всего детектора составляет {{nobr|2...3 нА}} при {{nobr|+10 °C}}. Радиационная стойкость управляющих микросхем детектора превышает {{nobr|200 [[Рад (единица измерения)|крад]]}} (2 [[Грей (единица измерения)|кГр]]). Детектор смонтирован в герметичном корпусе из магний-алюминиевого сплава, покрытом слоями меди ({{nobr|1 мм}}) и олова ({{nobr|1 мм}}), с вмонтированным бериллиевым окном; до запуска корпуса́ заполнены сухим азотом, после запуска сообщаются с внешним вакуумом. Детекторные блоки распределены по двум блокам электроники (четыре в первом и три во втором), которые также обеспечивают низковольтное и высоковольтное питание детекторных блоков; связь блоков электроники с бортовым компьютером осуществляется через блок последовательного интерфейса. Аналоговое формирование и аналого-цифровое преобразование сигнала занимает около {{nobr|100 мкс}}, последующая цифровая обработка данных электроникой детектора требует {{nobr|840 мкс}}; таким образом, мёртвое время детектора после каждого зарегистрированного события в нём составляет {{nobr|940 мкс}}. Детектор может работать в трёх [[Триггер (значения)|триггерных]] режимах: срабатывание по превышению порога от какой-либо нижней полосы; то же от какой-либо верхней полосы; по совпадению от верхних и нижних полос. Информация о каждом событии в детекторе, передаваемая в кадре телеметрии (шесть 16-битных слов), включает время события, номер нижней полосы с максимальным зарядом, амплитуду сигнала на этой полосе, амплитуды на двух смежных полосах, те же данные для верхних полос. Время события определяется с шагом {{nobr|21,33 мкс}}<ref name=r1/><ref name=r2/><ref name=lev14/>.