要研究恒星和行星是如何诞生的,我们必须观察隐藏在凉爽尘埃云中的恒星摇篮。远红外望远镜能够穿透这些云层。通常,氮化铌测辐射热计被用作探测器,尽管它们的工作温度很低,只有 4 开尔文(-269 摄氏度)。

(a) 与 HEB-A 同一批次的 MgB2 HEB 耦合螺旋天线的 SEM 显微照片。插图是 MgB2 亚微米桥以及部分接触垫和螺旋天线的 3D 模型。颜色表示不同的材料。(b) 器件芯片的光学显微照片,包含四个 HEB,来自与 HEB-B 同一批次。溅射一层 500 nm 厚的 Si3N4 以覆盖芯片表面(焊盘除外),以将 MgB2 桥与水和空气隔离。(b) 中的插图是 HEB-B 的艺术效果图,显示与设计完全相同的布局。(c) HEB-A 和 HEB-B 的电阻作为温度的函数,其中临界温度分别为 33.9 和 38.4 K。图片来源:应用物理学杂志(2023)。
现在,甘云尔(SRON/RUG)与来自 SRON、代尔夫特理工大学、查尔姆斯大学和 RUG 的科学家团队一起,开发了一种新型测辐射热计,由二硼化镁制成,工作温度为 20 开尔文或更高。这可以显着降低空间仪器的成本、复杂性、重量和体积。
传统的超导氮化铌 (NbN) 热电子测辐射热计 (HEB) 是迄今为止用于远红外频率高分辨率光谱的最灵敏的外差探测器。外差检测器利用本地振荡器将太赫兹线转换为千兆赫兹线。
这使他们不仅可以非常详细地测量强度,还可以测量频率。外差探测器已成功应用于气球和太空望远镜,是未来任务的候选者。地面望远镜无法看到远红外辐射,因为它被地球大气层阻挡了。
这种检测器的一个缺点是它的带宽,它在一次测量中覆盖了有限的光谱线。另一个限制来自低工作温度。考虑到质量、体积、电力和成本的 限制,通过使用装有液氦的容器或机械脉冲管将温度降至 4 开尔文对于太空天文台来说是不可取的。
Yuner Gan 和她的同事现已开发出一种基于新型超导材料二硼化镁 (MgB2) 的远红外 HEB 探测器,该材料的临界温度相对较高,为 39 开尔文。这使它们能够获得更高的工作温度,达到 20 开尔文或更高。他们还证明,新型 HEB 具有良好的灵敏度和更大的频率带宽。
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编辑:澜澜
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