OSSERVATORIO ASTRONOMICO DI PALERMO GIUSEPPE S. VAIANA

Rapporto Annuale


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Descrizione della XACT facility

Il laboratorio dell'OAPA è operativo dalla prima metà del 1993 e diversi ampliamenti sono stati apportati nel corso degli anni. Una parte sostanziale delle attrezzature è stata finanziata dalla Regione Siciliana, negli scorsi anni, per circa 1200 milioni permettendo di coprire circa l'80% del costo complessivo delle attrezzature finora acquisite. L'ASI ha finanziato l'acquisto dei sistemi di elaborazione di immagini, ed il sistema di sviluppo e test dei filtri necessari specificatamente per il programma Chandra-HRC. Nel seguito viene descritta l'attuale configurazione strumentale.
 

Figure 61: Il pannello di sinistra mostra la camera di test. Il pannello di destra mostra l'interno della camera pulita entro cui si apre il portellone della camera di test.
\begin{figure}\tabcolsep=1.0cm\centerline{\hbox{\psfig{figure=XACT/chamber.ps,height=10 cm}\psfig{figure=XACT/clroom1.ps,height=10 cm}}}\end{figure}
La camera a vuoto, mostrata in Figura 60, è stata realizzata dalla CINEL di Padova. Essa include un tubo di 16 metri di lunghezza alle cui estremità sono poste la sorgente di raggi X (tipo microfocus multianodo) ed una sezione di test. Il tubo consiste di 11 pezzi di 1 o 2 metri di lunghezza a sezione circolare, il cui diametro varia seguendo la divergenza del fascio di raggi X da un minimo di 150 mm, dal lato della sorgente X, a un massimo di 630 mm, all'estremità della sezione di test. Il lungo tubo che connette le due teste serve a collimare il fascio e rendere puntiforme la sorgente ai fini degli esperimenti.

Il sistema di pompaggio è interamente basato su pompe criogeniche, turbomolecolari e rotative a secco che garantiscono un vuoto molto pulito e privo di contaminazioni di carbonio, quindi molto adatto all'utilizzo di rivelatori sensibili alla presenza di contaminanti, ad esempio i rivelatori basati su piastre a microcanali (MCP).

La camera di test (figura 61 pannello sinistro) è un cilindro in acciaio di 1 metro di diametro per 1 metro di lunghezza con diverse porte per ispezioni, strumentazione e flangie passa cavi. Il portellone principale del diametro di un metro si apre all'interno di una camera pulita classe 1000 (figura 61 pannello destro) realizzata dalla INTEC s.r.l. (Palermo).

Per la movimentazione di filtri, rivelatori, fenditure o pin-holes, è disponibile, all'interno della camera di test, un sistema di micromovimentazione da vuoto controllato da computer composto da due stadi lineari con una corsa di 8 pollici ciascuno, uno stadio X-Y con una corsa di 6 pollici su ciascun asse e un tavolo girevole con corsa di 360 gradi su cui è montato il piano di lavoro con la strumentazione di misura.

Ruotando il piano di lavoro posto all'interno della camera di test attorno all'asse verticale è possibile orientare l'intero apparato di misura verso la sorgente di raggi X (tubo a vuoto principale), o alternativamente verso la beam-line UV/visibile montata su una porta laterale della camera di test (Figura 62).
 

Figure 62: Fotografia della beam-line UV/Visibile allocata su una porta laterale della camera di test.
\begin{figure}\centerline{\psfig{figure=XACT/uvmono.ps,width= 12 cm}}\end{figure}
La beam-line UV/Visibile consiste di un monocromatore con reticolo a incidenza radente che copre il range 10-3000 Å, e un monocromatore ad incidenza normale che copre il range 2700-7500 Å. Una sorgente di raggi X a impatto di elettroni a singolo anodo, una sorgente UV di tipo Penning a gas intercambiabili e una sorgente UV del tipo a catodo cavo a gas intercambiabili, in grado di fornire intense righe di emissione, possono essere utilizzate alternativamente con il monocromatore con reticolo a incidenza radente. Diverse lampade visibili possono essere utilizzate con il monocromatore a incidenza normale. Entrambi i monocromatori sono controllati remotamente da computer.
 

Figure 63: Il pannello di sinistra è uno spettro della sorgente di raggi X con anodo di rame, preso con un contatore proporzionale. Sono presenti sia la riga del rame a 930 eV che la riga di contaminazione del carbonio a 277 eV. Nel pannello di destra è mostrato lo stesso spettro ottenuto con il contatore proporzionale utilizzando, però il monocromatore X a reticolo di trasmissione. In questo caso sono stati eliminati quasi totalmente i contributi indesiderati del continuo e della riga di contaminazione del carbonio (277 eV). Si noti che la larghezza delle righe è dovuto alla bassa risoluzione energetica del rivelatore.

\psfig{figure=XACT/cu_nomono.ps,width=7cm}
 
 

\psfig{figure=XACT/cu_mono.ps,width=7cm}
 
Figure 64: Misure di trasmissività X effettuate su un filtro campione dell'HRC di Chandra (6600 $\AA$ Lexan + 770 $\AA$alluminio) presso il laboratorio XACT facendo uso del monocromatore di raggi X. Si può notare l'ottima riproducibilità del modello ottenuta con tali misure.
\begin{figure}\centerline{\psfig{figure=XACT/pos2_mono.ps,width=9 cm}}\end{figure}
Per la rivelazione dei raggi X sono disponibili due contatori proporzionali a circolazione di gas di tipo commerciale, con una risoluzione energetica di $\sim 34 \%$ a 1.5 keV, un contatore proporzionale a gas scintillante sviluppato presso il nostro laboratorio, con una risoluzione energetica di $\sim 20 \%$ a 1.5 keV, e un rivelatore a piastre di microcanali di 40 mm di diametro con una risoluzione spaziale di $\sim 100~\mu m$. É inoltre disponibile un monocromatore di raggi X a reticolo di trasmissione (1000 linee/mm) che lavora nell'intervallo di energie ($\sim 0.1 - 2~keV$) con una efficienza di circa il 10% al primo ordine. Tale dispositivo consente di restringere la banda passante migliorando significativamente la risoluzione energetica nelle misure (e.g. Figure 63 e 64).

La tabella che segue riassume le diverse possibili configurazioni di sorgenti, monocromatori, e rivelatori utilizzabili presso la XACT facility in diversi intervalli di lunghezze d'onda.
 
 

Wavelength

Source

Monochromator

Detector

[Å]

     

   1- 100

Sorgente di raggi X Reticolo di trasmissione, GFPC, GSPC

 

a impatto di elettroni Reticolo di riflessione MCP

 

  a incidenza radente  

  50- 350

Sorgente Penning Reticolo di riflessione MCP, Fotodiodo

 

a gas intercambiabili a incidenza radente senza finestra

 300-1200

Sorgente a catodo cavo Reticolo di riflessione MCP, Fotodiodo

 

a gas intercambiabili a incidenza radente al silicio

1100-3000

Sorgente a catodo cavo Reticolo di riflessione FUV PMT,Fotodiodo

 

a gas intercambiabili a incidenza radente al silicio

2537

Lampada al mercurio Reticolo di riflessione FUV PMT, Fotodiodo

 

  a incidenza radente al silicio

2700-7500

Lampada alogena Reticolo di riflessione Fotodiodo

 

  a incidenza normale al silicio, PMT
              GFPC = Gas Flow Proportional Counter,
               GSPC = Gas Scintillation Proportional Counter,                MCP  = MicroChannel Plate,               PMT  = Photo Multiplier Tube.


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