用于遠紅外望遠鏡的新型測輻射熱計探測器 _望遠鏡

(a)與HEB-A同批次的耦合MgB2 HEB的螺旋天線的SEM顯微照片。插圖是MgB2亞微米橋和部分接觸墊以及螺旋天線的3D模型。顏色表示不同的材料。(b)器件芯片的光學顯微照片，包含四個HEB ，來自與HEB-B相同的批次。濺射一層500 nm厚的Si3N4以覆蓋芯片的表面，除了焊盤以將MgB2橋與水和空氣隔離。(B)中的插圖是HEB-B的藝術印象，顯示了與設計完全相同的布局。(c)作為溫度函數的HEB-A和HEB-B的電阻，其中臨界溫度分別為33.9和38.4 K 。Credit: Journal of Applied Physics (2023). DOI: 10.1063/5.0128791
據美國物理學家組織網（by SRON Netherlands Institute for Space Research）：為了研究恒星和行星是如何誕生的，我們必須觀察隱藏在涼爽的塵埃云中的恒星搖籃。遠紅外望遠鏡能夠穿透這些云層。傳統上，氮化鈮測輻射熱計被用作探測器，盡管它們的工作溫度低至4開爾文(-269攝氏度) 。
現在， Yuner Gan (SRON/RUG)與SRON大學、代爾夫特大學、查默斯大學和RUG的科學家團隊一起，開發了一種新型的測輻射熱計，由二硼化鎂制成，工作溫度為20開爾文或更高。這可以顯著降低空間儀器的成本、復雜性、重量和體積。
傳統的超導氮化鈮(NbN)熱電子測輻射熱計(HEBs)是迄今為止用于遠紅外頻率高分辨率光譜的最靈敏的外差探測器。外差檢測器利用本地振蕩器將太赫茲線轉換成千兆赫線。
這使得他們不僅可以非常詳細地測量強度，還可以測量頻率。外差探測器已成功應用于氣球和空間望遠鏡，并有望用于未來的飛行任務。地面望遠鏡看不到遠紅外輻射，因為它被地球大氣層阻擋了。
這種探測器的一個缺點是它的帶寬，在一次測量中覆蓋有限的譜線。另一個限制來自低工作溫度。考慮到質量、體積、電力和成本的限制，通過使用裝有液氦的容器或機械脈沖管冷卻到4開爾文對于空間天文臺來說是不理想的。
Yuner Gan和她的同事現在開發了一種基于新超導材料的遠紅外HEB探測器——二硼化鎂(mg B2)——它具有相對較高的臨界溫度39開爾文。這使得它們可以獲得更高的工作溫度，達到20開爾文或更高。他們還證明了新型heb具有有希望的靈敏度和大大增加的頻率帶寬。
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