論文の概要: Improving the Energy and Angular Resolutions of X-ray Telescopes with Nitrogen-Vacancy Centers in Diamond
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.02961v1
- Date: Tue, 04 Nov 2025 20:04:00 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-11-06 18:19:32.233625
- Title: Improving the Energy and Angular Resolutions of X-ray Telescopes with Nitrogen-Vacancy Centers in Diamond
- Title（参考訳）: ダイヤモンド中の窒素空孔中心を用いたX線望遠鏡のエネルギー・角分解能の向上
- Authors: Ephraim Gau, Zhongyuan Liu, Henric Krawczynski, Chong Zu,
- Abstract要約: 我々は、現在のX線望遠鏡のエネルギーと角分解能を向上するための焦点面検出器を導入する。
この構造は、金属磁気マイクロカロリメータアレイと、ダイヤモンド中の窒素空孔中心の薄い層を統合し、同時に光学的読み出しを行う。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.2725538851195777
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We introduce a focal-plane detector for advancing the energy and angular resolutions of current X-ray telescopes. The architecture integrates a metallic magnetic microcalorimeter (MMC) array of paramagnetic absorber pads with a thin layer of nitrogen-vacancy (NV) centers in diamond for simultaneous optical readout. An impinging X-ray photon induces a temperature transient in an absorber pad, kept at ~35 mK. This time- and temperature-dependent magnetic field transient is then optically imaged by diamond NV centers, kept at 4 K and positioned directly below the pad. For a 10 $\mu$m absorber length used with a 12 m focal length telescope, our design yields an optimal angular resolution of ~0.17 arcseconds and energy resolution of ~0.70 eV. Our NV-MMC design improves upon current transition-edge sensors (TES) or MMCs read-out by superconducting quantum interference devices (SQUID) by enabling simultaneous optical readout of the entire MMC array. Because no additional cryogenic multiplexing electronics are required, our approach scales naturally to larger and finer arrays, supporting finer angular resolutions and wider fields of view.
- Abstract（参考訳）: 我々は、現在のX線望遠鏡のエネルギーと角分解能を向上するための焦点面検出器を導入する。
このアーキテクチャは、金属磁気マイクロカロリメータ(MMC)アレイのパラ磁性吸収体パッドと、ダイヤモンド中の窒素空洞(NV)中心の薄い層を統合し、同時光学的読み出しを行う。
衝突するX線光子により、吸収体パッド内の温度は35mK程度に保たれる。
この時間と温度に依存した磁場は、ダイヤモンドNV中心によって光学的に撮像され、4Kで保持され、パッドの真下に位置する。
12mの焦点長望遠鏡で使用される10$\mu$mの吸収器長では、最適角分解能は0.17 arcseconds、エネルギー分解能は~0.70 eVである。
我々のNV-MMC設計は、MMCアレイ全体の同時光読み出しを可能にすることにより、超伝導量子干渉デバイス(SQUID)による現在の遷移エッジセンサ(TES)またはMCCの読み出しを改善する。
追加の低温多重電子は必要ないため、我々のアプローチはより大きく、より微細な配列に自然にスケールし、より微細な角分解能と広い視野をサポートする。
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