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The Athena X-ray Integral Field Unit

Authors :
Barret, Didier
Trong, Thien Lam
Den Herder, Jan-Willem
Piro, Luigi
Cappi, Massimo
Huovelin, Juhani
Kelley, Richard
Miguel Mas-Hesse, J.
Mitsuda, Kazuhisa
Paltani, Stéphane
Rauw, Gregor
Rozanska, Agata
Wilms, Joern
Bandler, Simon
Barbera, Marco
Barcons, Xavier
Bozzo, Enrico
Ceballos, Maria Teresa
Charles, Ivan
Costantini, Elisa
Decourchelle, Anne
Den Hartog, Roland
Duband, Lionel
Duval, Jean-Marc
Fiore, Fabrizio
Gatti, Flavio
Goldwurm, Andrea
Jackson, Brian
Jonker, Peter
Kilbourne, Caroline
Macculi, Claudio
Mendez, Mariano
Molendi, Silvano
Orleanski, Piotr
Pajot, François
Pointecouteau, Etienne
Porter, Frederick
Pratt, Gabriel W.
Prêle, Damien
Ravera, Laurent
Sato, Kosuke
Schaye, Joop
Shinozaki, Keisuke
Thibert, Tanguy
Valenziano, Luca
Valette, Veronique
Vink, Jacco
Webb, Natalie
Wise, Michael
Yamasaki, Noriko
Delcelier-Douchin, Françoise
Mesnager, Jean-Michel
Pontet, Bernard
Pradines, Alice
Branduardi-Raymont, Graziella
Bulbul, Esra
Dadina, Mauro
Ettori, Stefano
Finoguenov, Alexis
Fukazawa, Yasushi
Janiuk, Agnieszka
Kaastra, Jelle
Mazzotta, Pasquale
Miller, Jon
Miniutti, Giovanni
Nazé, Yaël
Nicastro, Fabrizio
Sciortino, Salvatore
Simionescu, Aurora
Torrejon, Jose Miguel
Frezouls, Benot
Geoffray, Hervé
Peille, Philippe
Aicardi, Corinne
André, Jérôme
Clénet, Antoine
Daniel, Christophe
Etcheverry, Christophe
Gloaguen, Emilie
Hervet, Gilles
Jolly, Antoine
Ledot, Aurélien
Maussang, Irwin
Paillet, Alexis
Schmisser, Roseline
Vella, Bruno
Damery, Jean-Charles
Boyce, Kevin
Dipirro, Michael
Lotti, Simone
Schwander, Denis
Smith, Stephen
van Leeuwen, Bert-Joost
van Weers, Henk
Clerc, Nicolas
Cobo, Beatriz
Dauser, Thomas
De Plaa, Jelle
Kirsch, Christian
Cucchetti, Edoardo
Eckart, Megan
Ferrando, Philippe
Natalucci, Lorenzo
Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP)
Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)
Institut Nanosciences et Cryogénie (INAC)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)
Astrophysique Interprétation Modélisation (AIM (UMR_7158 / UMR_E_9005 / UM_112))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164))
Observatoire de Paris
PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])
Astrophysique Interprétation Modélisation (AIM (UMR7158 / UMR_E_9005 / UM_112))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)
Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris
PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP)
Source :
Proc.SPIE Int.Soc.Opt.Eng., SPIE Astronomical Telescopes + Instrumentation 2018, SPIE Astronomical Telescopes + Instrumentation 2018, Jun 2018, Austin, United States. pp.106991G, ⟨10.1117/12.2312409⟩
Publication Year :
2018
Publisher :
HAL CCSD, 2018.

Abstract

The X-ray Integral Field Unit (X-IFU) is the high resolution X-ray spectrometer of the ESA Athena X-ray observatory. Over a field of view of 5' equivalent diameter, it will deliver X-ray spectra from 0.2 to 12 keV with a spectral resolution of 2.5 eV up to 7 keV on ~5 arcsecond pixels. The X-IFU is based on a large format array of super-conducting molybdenum-gold Transition Edge Sensors cooled at about 90 mK, each coupled with an absorber made of gold and bismuth with a pitch of 249 microns. A cryogenic anti-coincidence detector located underneath the prime TES array enables the non X-ray background to be reduced. A bath temperature of about 50 mK is obtained by a series of mechanical coolers combining 15K Pulse Tubes, 4K and 2K Joule-Thomson coolers which pre-cool a sub Kelvin cooler made of a 3He sorption cooler coupled with an Adiabatic Demagnetization Refrigerator. Frequency domain multiplexing enables to read out 40 pixels in one single channel. A photon interacting with an absorber leads to a current pulse, amplified by the readout electronics and whose shape is reconstructed on board to recover its energy with high accuracy. The defocusing capability offered by the Athena movable mirror assembly enables the X-IFU to observe the brightest X-ray sources of the sky (up to Crab-like intensities) by spreading the telescope point spread function over hundreds of pixels. Thus the X-IFU delivers low pile-up, high throughput (>50%), and typically 10 eV spectral resolution at 1 Crab intensities, i.e. a factor of 10 or more better than Silicon based X-ray detectors. In this paper, the current X-IFU baseline is presented, together with an assessment of its anticipated performance in terms of spectral resolution, background, and count rate capability. The X-IFU baseline configuration will be subject to a preliminary requirement review that is scheduled at the end of 2018.<br />15 pages, 5 figures, to appear in Proc. SPIE Astronomical Telescopes and Instrumentation, Austin 2018

Details

Language :
English
Database :
OpenAIRE
Journal :
Proc.SPIE Int.Soc.Opt.Eng., SPIE Astronomical Telescopes + Instrumentation 2018, SPIE Astronomical Telescopes + Instrumentation 2018, Jun 2018, Austin, United States. pp.106991G, ⟨10.1117/12.2312409⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....b9bf58eb8cd701c2ab70756c753ad9c6
Full Text :
https://doi.org/10.1117/12.2312409⟩