Bepi Colombo

Das Mercury Imaging X-ray Spectrometer (MIXS) an Bord der ESA-Mission BepiColombo zum Merkur wird die von der Oberfläche und der Magnetosphäre emittierte Röntgenstrahlung messen.

Das Instrument besteht aus 2 Teilen, einem für hohe und einem für niedrige räumliche Auflösung. BepiColombo wurde im Oktober 2018 mit einer Ariane-V-Rakete gestartet und wird den Merkur ab Ende 2025 umkreisen.

MIXS wurde entwickelt, um Röntgenfluoreszenzanalysen (XRF) der Merkuroberfläche durchzuführen. Die Röntgenfluoreszenzanalyse ist eine bekannte Technik zur Fernerkundung der atomaren Zusammensetzung von luftlosen Körpern im inneren Sonnensystem. MIXS wird die Emission von K- und L-Schalen-Fluoreszenzlinien in den oberen Mikrometern der Oberfläche im Energiebereich von 0,5-7,5 keV messen. Dies deckt die Emissionsenergie einer Reihe von wichtigen Elementen ab, darunter Mg, Al, Si, S, Ca, Ti und Fe.

MIXS besteht aus zwei Kanälen - dem MIXS-C, einem Kollimator, der eine effiziente Flusssammlung über einen breiten Energiebereich mit einem weiten Sichtfeld für planetarische Kartierungen ermöglicht, und dem MIXS-T, einem abbildenden Teleskop mit einem engen Sichtfeld für hochauflösende Messungen der Oberfläche. Beide optischen Kanäle werden von strahlungsharten, gekühlten (-40 °C) DEPFET (DEpleted P-channel Field-Effect Transistor) Macropixel Fokalebenenarrays ausgelesen (Auflösung 100 eV bei 1 keV).

Der DEPFET-Makropixelsensor wurde am MPG HLL entwickelt. Die Systementwicklung erfolgte in Zusammenarbeit mit dem Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik und Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung.

DEPFET-Makropixel-Eigenschaften :


Format 1.92 x 1.92 cm ² 64 x 64 pixels 300 x 300 mm ² pixel size	Zeitliche Auflösung < 1 ms aufgrund der Dynamik
Energieauflösung 200 eV FWHM @ 1 keV QE > of 80 % @ 500 eV	Strahlenhärte ~ 20 krad ionisierend entspricht 1.11 x 10 ¹¹ 1 MeV n/cm ²

MIXS DEPFET Pixel-Layout

Montierter MIXS DEPFET-Sensor

Referenzen:

Majewski, P.; et al.;”DEPFET macropixel detectors for MIXS: First electrical qualification measurements”; IEEE Transactions on Nuclear Science 57(4):2389 – 2396; Sep 2010 DOI: 10.1109/TNS.2010.2053557

Majewski, P.; et al.;”DEPFET Macropixel Detectors for MIXS: Integration and Qualification of the Flight Detectors”; IEEE Transactions on Nuclear Science 59(5):2479-2486, Oct 2010 DOI: 10.1109/TNS.2012.2211616