stringtranslate.com

Детектор кинетической индуктивности

Изображение детекторов кинетической индуктивности.
Чип, содержащий алюминиевые кинетические индуктивные детекторы с оловянными поглотителями. Изображение предоставлено: Argonne National Lab .

Детектор кинетической индуктивности (KID) — также известный как детектор микроволновой кинетической индуктивности (MKID) — это тип сверхпроводящего фотонного детектора, способного подсчитывать отдельные фотоны, одновременно измеряя их энергию и время прибытия с высокой точностью. Впервые они были разработаны учеными Калифорнийского технологического института и Лаборатории реактивного движения в 2003 году. [1] Эти устройства работают при криогенных температурах, как правило, ниже 1 кельвина . Они разрабатываются для высокочувствительного астрономического обнаружения для частот в диапазоне от дальнего инфракрасного до рентгеновского излучения .

Принцип действия

Фотоны, падающие на полоску сверхпроводящего материала, разрушают куперовские пары и создают избыточные квазичастицы . Кинетическая индуктивность сверхпроводящей полоски обратно пропорциональна плотности куперовских пар, и, таким образом, кинетическая индуктивность увеличивается при поглощении фотонов. Эта индуктивность объединяется с конденсатором , образуя микроволновый резонатор , резонансная частота которого изменяется при поглощении фотонов. Это считывание на основе резонатора полезно для разработки массивов детекторов большого формата, поскольку каждый KID может быть адресован одним микроволновым тоном, и многие детекторы могут быть измерены с использованием одного широкополосного микроволнового канала, метода, известного как частотное разделение мультиплексирования .

Приложения

KID разрабатываются для ряда астрономических приложений, включая обнаружение миллиметровых и субмиллиметровых длин волн в субмиллиметровой обсерватории Калифорнийского технологического института [2], эксперимент Atacama Pathfinder Experiment (APEX) в обсерватории Льяно-де-Чахнантор [3] , обсерватории CCAT , Большом миллиметровом телескопе и 30-метровом телескопе IRAM. [4] Они также разрабатываются для оптического и ближнего инфракрасного обнаружения в Паломарской обсерватории [5] . KID также летали на двух телескопах, размещаемых на воздушных шарах, OLIMPO [6] в 2018 году и BLAST -TNG [7] в 2020 году. Они также предусмотрены для спектрометров [8] планируемого телескопа PRobe far-Infrared Mission for Astrophysics (PRIMA), который NASA выбрало в качестве одного из двух потенциальных будущих космических телескопов. [9] KID также приобрели популярность как более компактная, недорогая и менее сложная альтернатива датчикам переходного края . [10]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Day, PK; LeDuc, HG; Mazin, BA; Vayonakis, A.; Zmuidzinas, J. (2003). «Широкополосный сверхпроводящий детектор, подходящий для использования в больших массивах». Nature . 425 (6960): 817–821. Bibcode :2003Natur.425..817D. doi :10.1038/nature02037. PMID  14574407. S2CID  4414046.
  2. ^ Мэлони, Филип Р.; Чакон, Николь Г.; Дэй, Питер К.; Даунс, Томас П.; Дуан, Ран; Гао, Цзяньсун; Гленн, Джейсон; Голвала, Сунил Р.; Холлистер, Мэтт И.; Ледюк, Генри Г.; Мазин, Бенджамин А.; МакХью, Шон Г.; Норузян, Омид; Нгуен, Хиен Т.; Сэйерс, Джек; Шлерт, Джеймс А.; Сигел, Сет; Вайланкур, Джон Э.; Вайонакис, Анастасиос; Уилсон, Филип; Змуидзинас, Йонас (2010). «МУЗЫКА для субмиллиметровой астрофизики» (PDF) . В Голландии Уэйн С.; Змуидзинас, Йонас (ред.). Детекторы и приборы для астрономии миллиметрового, субмиллиметрового и дальнего инфракрасного диапазона, том 7741. Общество инженеров фотооптического приборостроения (SPIE). стр. 77410F. doi :10.1117/12.857751. ISBN 9780819482310. S2CID  20865654.
  3. ^ Heyminck, S.; Klein, B.; Güsten, R.; Kasemann, C.; Baryshev, A.; Baselmans, J.; Yates, S.; Klapwijk, TM (2010). «Разработка камеры MKID для APEX». Двадцать первый международный симпозиум по космическим терагерцовым технологиям : 262. Bibcode : 2010stt..conf..262H.
  4. ^ Монфардини, А.; и др. (2011). «Двухдиапазонная кинетическая индуктивная камера миллиметрового диапазона для телескопа IRAM 30 м». Серия приложений к астрофизическому журналу . 194 (2): 24. arXiv : 1102.0870 . Bibcode : 2011ApJS..194...24M. doi : 10.1088/0067-0049/194/2/24. S2CID  59407170.
  5. ^ Mazin, BA; O'Brien, K.; McHugh, S.; Bumble, B.; Moore, D.; Golwala, S.; Zmuidzinas, J. (2010). McLean, Ian S.; Ramsay, Suzanne K.; Takami, Hideki (ред.). "ARCONS: высокомультиплексная сверхпроводящая оптическая камера для ближнего ИК-диапазона". Proc. SPIE . Наземные и бортовые приборы для астрономии III. 7735 : 773518. arXiv : 1007.0752 . Bibcode : 2010SPIE.7735E..18M. doi : 10.1117/12.856440. S2CID  38654668.
  6. ^ Маси, С.; де Бернардис, П.; Пайелла, А.; Пьячентини, Ф.; Ламанья, Л.; Копполеккья, А.; Аде, Пенсильвания; Баттистелли, ES; Кастеллано, Миннесота; Колантони, И.; Коломбро, Ф.; Д'Алессандро, Г.; Петрис, М. Де; Гордон, С.; Магневиль, К. (01 июля 2019 г.). «Детекторы кинетической индуктивности для эксперимента OLIMPO: работа и характеристики в полете». Журнал космологии и физики астрочастиц . 2019 (7): 003. arXiv : 1902.08993 . Бибкод : 2019JCAP...07..003M. doi : 10.1088/1475-7516/2019/07/003. ISSN  1475-7516.
  7. ^ "Science – BLAST The Experiment". sites.northwestern.edu . Получено 2023-12-17 .
  8. ^ Фут, Логан; Альберт, Крис; Базельманс, Йохем; Бейер, Эндрю; Котхард, Николас; Дэй, Питер; Хейли-Даншит, Стивен; Эхтернах, Пьер; Янссен, Рейнир; Кейн, Элайджа; Ледюк, Генри; Лю, Лун-Джун; Нгуен, Хиен; Перидо, Джоанна; Гленн, Джейсон (2023). "Высокочувствительные кинетические индуктивные детекторные решетки для зондовой миссии в дальнем инфракрасном диапазоне для астрофизики". Журнал физики низких температур . отправлено. doi : 10.48550/ARXIV.2311.02175.
  9. ^ Таво, Джессика; Фишер, Элис (2024-10-03). "NASA Establishes New Class of Astrophysics Missions, Selects Studies - NASA". nasa.gov . Получено 2024-10-16 .
  10. ^ Zmuidzinas, Jonas (март 2012 г.). «Сверхпроводящие микрорезонаторы: физика и применение». Annual Review of Condensed Matter Physics . 3 : 169–214. doi :10.1146/annurev-conmatphys-020911-125022 . Получено 23 июля 2020 г.

Внешние ссылки