(a) HEB-A ile aynı partiden MgB2 HEB’ye bağlı bir spiral antenin SEM mikrografı. Ek, MgB2 mikrometre altı köprüsünün ve temas yüzeylerinin ve spiral antenin bir parçasının 3B modelidir. Renkler farklı malzemeleri gösterir. (b) HEB-B ile aynı partiden dört HEB içeren bir cihaz çipinin optik mikrografı. 500 nm kalınlığında bir Si3N4 tabakası, MgB2 köprülerini su ve havadan izole etmek için yapıştırma pedleri dışında çiplerin yüzeyini kaplamak için püskürtülür. (b)’deki ek, tasarımla tamamen aynı düzeni gösteren HEB-B’nin sanatsal bir izlenimidir. (c) Kritik sıcaklıkların sırasıyla 33.9 ve 38.4 K olduğu, sıcaklığın bir fonksiyonu olarak HEB-A ve HEB-B’nin dirençleri. Kredi: Uygulamalı Fizik Dergisi (2023). DOI: 10.1063/5.0128791
Yıldızların ve gezegenlerin nasıl doğduklarını incelemek için soğuk toz bulutlarının arasına gizlenmiş yıldız beşiklerine bakmamız gerekir. Uzak kızılötesi teleskoplar bu bulutları delip geçebilir. Geleneksel olarak, 4 Kelvin (-269° Santigrat) gibi düşük çalışma sıcaklıklarına rağmen dedektör olarak niyobyum nitrür bolometreler kullanılır.
Şimdi Yuner Gan (SRON/RUG), SRON, TU Delft, Chalmers Üniversitesi ve RUG’daki bilim adamlarından oluşan bir ekiple birlikte, çalışma sıcaklığı 20 Kelvin veya üzerinde olan, magnezyum diborürden yapılmış yeni bir bolometre türü geliştirdi. Bu, uzay araçlarının maliyetini, karmaşıklığını, ağırlığını ve hacmini önemli ölçüde azaltabilir.
Geleneksel, süper iletken niyobyum nitrit (NbN) sıcak elektron bolometreleri (HEB’ler), uzak kızılötesi frekanslarda yüksek çözünürlüklü spektroskopi için şimdiye kadarki en hassas heterodin dedektörleridir. Heterodin dedektörleri, terahertz hattını gigahertz hattına dönüştürmek için yerel bir osilatörden yararlanır.
Bu, yalnızca yoğunluğu değil, aynı zamanda frekansı da ayrıntılı olarak ölçmelerini sağlar. Heterodin dedektörleri, balon ve uzay teleskoplarında başarıyla uygulanmış ve gelecekteki görevlerde hizmet vermeye adaydır. Yer teleskopları, Dünya atmosferi tarafından engellendiği için uzak kızılötesi radyasyonu göremez.
Bu tür dedektörlerin bir dezavantajı, bir ölçümde sınırlı bir spektral çizgiyi kapsayan bant genişliğidir. Diğer bir kısıtlama, düşük çalışma sıcaklığından kaynaklanmaktadır. Kütle, hacim, elektrik gücü ve maliyet üzerindeki kısıtlamalar göz önüne alındığında, sıvı helyum içeren bir kap veya mekanik bir darbe tüpü kullanılarak 4 Kelvin’e kadar soğutma, bir uzay gözlemevi için istenmeyen bir durumdur.
Yuner Gan ve meslektaşları şimdi yeni bir süper iletken malzeme olan magnezyum diboride (MgB) dayalı bir uzak kızılötesi HEB dedektörü geliştirdiler.2) – 39 Kelvin gibi nispeten yüksek bir kritik sıcaklığa sahiptir. Bu, 20 Kelvin veya daha yüksek bir çalışma sıcaklığı elde etmelerini sağlar. Ayrıca, yeni HEB’lerin umut verici hassasiyetlere ve çok daha yüksek bir frekans bant genişliğine sahip olduğunu da gösterdiler.
daki yayın Uygulamalı Fizik Dergisi Uygulamalı Fizikte Kadınları Tanıyan Özel Koleksiyon’a seçildi.
Daha fazla bilgi:
Y. Gan ve diğerleri, terahertz MgB’nin Heterodin performansı ve özellikleri2 sıcak elektron bolometreleri, Uygulamalı Fizik Dergisi (2023). DOI: 10.1063/5.0128791
Alıntı: Uzak kızılötesi teleskoplar için yeni tip bolometre dedektörü (2023, 17 Şubat), 18 Şubat 2023 tarihinde https://phys.org/news/2023-02-bolometer-detector-far-infrared-telescopes.html adresinden alındı.
Bu belge telif haklarına tabidir. Kişisel çalışma veya araştırma amaçlı adil ticaret dışında, yazılı izin olmaksızın hiçbir bölüm çoğaltılamaz. İçerik sadece bilgilendirme amaçlıdır.