Hoe kun je aan bronnen van röntgenstraling metingen doen? De wetenschappelijke interesse bestaat niet alleen uit het verkrijgen van afbeeldingen (ruimtelijke scherpte) maar ook van de energieverdeling van de fotonen (spectrale scherpte). Daarnaast is het interessant om te weten hoe deze straling verandert in de tijd: is de straling continu van karakter, of zien we pulsen die misschien op (on)regelmatige explosies kunnen wijzen? Of bestaan er periodiek veranderlijke röntgenbronnen?
Röntgenstraling kun je in principe vastleggen op fotografische platen, zoals dat ook gebeurt bij het maken van een röntgenfoto bij de tandarts of in het ziekenhuis. En inderdaad, de allereerste registraties van röntgenstraling van de zon, gemeten vanuit sondeerraketten, maken gebruik van fotomateriaal. Helaas is de fotografische plaat niet erg gevoelig voor spectrale informatie en al helemaal niet voor het vastleggen van snelle veranderingen. Bovendien laat röntgenstraling zich niet focusseren tot een afbeelding via optische elementen als glazen lenzen en spiegels; de straling gaat er door heen.
Er is een andere detectietechnologie nodig. De eerste die op uitgebreide schaal wordt toegepast, is die van de gasgevulde sensoren. Later raakt deze technologie in onbruik en schakelt men over op ccd-technieken en microcalorimeters.
Kun je nu gelijktijdig een afbeelding van het stukje hemel maken waar je naar kijkt, en de spectra meten? Als je veel gassensoren in het afbeeldingsvlak van de röntgentelescoop zet, kun je met de uitgelezen signalen ook een grofmazige afbeelding reconstrueren. De kwaliteit van die afbeelding wordt veel beter als je het principe van de gassensor toepast in een zogeheten veeldradenkamer. Zo’n kamer bestaat uit een rechthoekige doos, gevuld met een geschikt gasmengsel. Midden in de doos zijn tientallen draden gespannen, die onderling verbonden zijn en op een positieve elektrische spanning worden gebracht: de anode. Het dradenvlak loopt parallel met het vlak van het intredevenster. Boven en onder dit dradenvlak, worden nog twee andere dradenvlakken aangebracht. Deze draden lopen haaks op de draden van de anode, en staan onder een negatieve spanning. Van een elektronenlawine, veroorzaakt door een röntgenfoton die het gas in de doos ioniseert, kan nu ook de positie in de doos worden bepaald. Met deze coördinaten kan een scherpere röntgenafbeelding van het hemelstukje worden gemaakt.
Kaart van de röntgenhemel waarbij de foton-energie ligt tussen 0,1 en 2 keV, opgenomen met de Duitse ROSAT tussen 1990 en 1999
Zonnevlammen in röntgenstraling, vastgelegd met de Japanse Yohkoh satelliet
Schema van de werking van een met gas gevulde telbuis. Het energierijke foton of deeltje komt binnen via het venster en veroorzaakt in het gas een ontlading. De elektronenstroom die dan ontstaat is een maat voor de energie van het oorspronkelijke foton
Met gas gevulde telbuizen hebben een bepaalde tijd nodig om weer terug te keren naar de uitgangstoestand. Dat legt beperkingen op aan metingen van intensieve bronnen en de nauwkeurigheid om de fotonenergie te meten
In een scintillatie telbuis met fotomultiplier verzoorzaakt een binnentredend foton een lawine van elektronen op de detector. Op die manier wordt het signaal versterkt voordat het wordt gedetecteerd
Het Utrechtse experiment S37 vliegt mee met de ESRO-II missie. De intrede vensters van de beide detectoren zijn zichtbaar. De satelliet wentelt om zijn as. Als een spleet op de zon is gericht, wordt de röntgenstraling van de zon gemeten. Daarbuiten meet de sensor de achtergrondstraling.
Het Nederlandse röntgenexperiment aan boord van de ANS. Links staat de gas gevulde sensoren eenheid. De bolvormige tank bevat extra gas om lekkages aan te vullen. Daarnaast staan een elektronica-box, de röntgenspiegel om via scherende inval en weerkaatsing de straling te bundelen, en een tweede detector.
