science >> Wetenschap >  >> Fysica

Detectorarray demonstreert nieuwe microgolfuitlezing

Kern van de microgolf-SQUID-uitlezingsopstelling ontwikkeld bij AIST in Japan, met de SRON TES-array in het midden. Krediet:SRON

Door de jaren heen, SRON heeft steeds gevoeligere Transition Edge Sensors (TES) ontwikkeld voor ruimtemissies als SPICA en Athena. Een van die TES-detectorarrays, ontwikkeld als back-up röntgenmicrocalorimeters voor Athena, heeft nu een cruciale rol gespeeld bij het demonstreren van een nieuwe uitleestechnologie die is ontwikkeld aan het National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) in Japan. Deze technologie heet geluidsarme microgolf SQUIDs multiplex uitlezing. De onderzoeksresultaten zijn gepubliceerd in Technische Natuurkunde Brieven .

Het X-IFU-instrument van de Athena-missie bevat ongeveer 3000 pixels aan X-ray TES-detectoren, uit te lezen met behulp van Time Domain Multiplexing of Frequency Domain Multiplexing als back-up. Beide uitleestechnologieën maken gebruik van conventionele, dissipatieve SQUID-versterkers. Toekomstige ruimtemissies richten zich op meer dan tienduizend TES-detectorpixels, een aantal dat buiten het vermogen van bestaande uitleestechnologieën lijkt te liggen. De nieuwe microgolf-SQUID-uitlezing is een veelbelovende kandidaat om veel grotere arrays uit te lezen dan waar conventionele SQUID's toe in staat zijn. SQUID's zijn supergeleidende kwantuminterferentie-apparaten.

Dr. Y. Nakashima en zijn AIST-teamleden, in samenwerking met JAXA en de Tokyo Metropolitan University, hebben een mijlpaal bereikt om de nieuwe uitleestechnologie te demonstreren met behulp van een X-ray TES-array van SRON. Ze lezen tegelijkertijd 38 microcalorimeters uit de array, wat multiplexen wordt genoemd, en een spectrale resolutie gemeten variërend van 2,79 tot 4,56 eV bij 5,9 keV met behulp van een ijzer-55-bron.

Een belangrijk kenmerk van detectoruitleestechnologieën is de multiplexfactor:het totale aantal pixels dat door één ruisarme versterker wordt gelezen. Het toepassen van een microgolffrequentiekam op een reeks detectorpixels zorgt voor een hoge multiplexfactor als de pixels zijn gekoppeld aan een gemeenschappelijke transmissielijn waar de verzonden signalen worden uitgelezen met één ruisarme High Electron Mobility Transistor (HEMT) versterker. Een HEMT-versterker kan een grote bandbreedte hebben van vier gigahertz of meer, dus de multiplexfactor zal aanzienlijk hoger zijn dan bij bestaande TES-uitleestechnologieën.