Analisi temporale del pulsatore X al millisecondo NGC6440 X-2

Al fuoco del telescopio o dietro ai collimatori meccanici vengono posti sistemi in grado di rilevare la radiazione X. Qui di seguito si descrive due di tali sistemi: i contatori proporzionali e gli scintillatori. Un contatore proporzionale consiste essenzialmente di un gas, da elettrodi (catodo e anodo) tra i quali viene creato una differenza di potenziale e una finestra trasparente ai raggi X. Descriviamo innanzitutto l’interazione tra i raggi X incidenti ed il materiale che compone il contatore proporzionale. Un fotone X che è assorbito dal gas per effetto fotoelettrico ionizza un atomo, che reagisce espellendo un elettrone. A seguito dell’emissione dell’elettrone, l’atomo si trova in uno stato eccitato e può liberare l’eccesso di energia in due modi: può rilasciare una cascata di fotoni. In questo caso si parla di fluorescenza. Alternativamente, può emettere un secondo elettrone di energia dovuto alla ridistribuzione degli elettroni nei livelli atomici (effetto Auger). L’elettrone primario ed eventualmente quello Auger essendo espulsi ad alta velocità interagiranno con il gas dando luogo ad una ulteriore coppia elettrone-ione. Alla fine l’energia iniziale verrà così utilizzata per la formazione di una nube di coppie elettrone-ione. I fotoni di fluorescenza produrranno un nuovo effetto fotoelettrico e alla fine anch’essi coppie di elettrone-ione e pertanto il numero totale di coppie elettrone-ione sarà proporzionale all’energia del fotone incidente. Gli elettroni prodotti vengono attratti verso un filo centrale ovvero l’anodo che ha un potenziale di circa 2000 volt. Durante il loro tragitto verso l’anodo gli elettroni accelerati dal campo elettrico inducono per collisione un’ulteriore produzione di elettroni (effetto di amplificazione). Nei pressi dell’anodo si produce cos`ı una cascata elettronica che si manifesta sotto forma di corrente elettrica. Nei contatori proporzionali l’anodo è mantenuto ad un elevato voltaggio in modo da garantire un elevato numero di elettroni proporzionale all’energia del fotone X incidente, in tal modo è possibile ricostruire in maniera approssimata l’energia di ogni fotone dalla quale si risale allo spettro della sorgente che si sta osservando. I contatori proporzionali vengono usati per rivelare energia al di sotto dei 20 keV. Dato che la sezione d’urto per effetto fotoelettrico,nella banda al di sotto dei 20 keV, è proporzionale a Z4E−8/3, `e importante avere una finestra sottile di basso Z ed un gas denso di alto Z. Per energie nella banda 1-10 keV viene utilizzato il Berillio come elemento costituente la finestra e l’Argon o lo Xenon come gas.