Nuovo tipo di rilevatore bolometrico per lontano

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Mar 30, 2024

Nuovo tipo di rilevatore bolometrico per lontano

17 febbraio 2023 Questo articolo è stato rivisto in base al processo editoriale e alle politiche di Science X. Gli editori hanno evidenziato i seguenti attributi garantendo al tempo stesso la credibilità del contenuto:

17 febbraio 2023

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da SRON Istituto olandese per la ricerca spaziale

Per studiare come nascono le stelle e i pianeti dobbiamo osservare le culle delle stelle nascoste nelle fresche nubi di polvere. I telescopi nel lontano infrarosso sono in grado di penetrare quelle nubi. Tradizionalmente, come rilevatori vengono utilizzati bolometri al nitruro di niobio, nonostante la loro bassa temperatura operativa di 4 Kelvin (-269° Celsius).

Ora Yuner Gan (SRON/RUG), insieme a un team di scienziati della SRON, TU Delft, Chalmers University e RUG, ha sviluppato un nuovo tipo di bolometro, realizzato in diboruro di magnesio, con una temperatura operativa di 20 Kelvin o superiore. Ciò può ridurre significativamente il costo, la complessità, il peso e il volume degli strumenti spaziali.

I bolometri a elettroni caldi (HEB) convenzionali e superconduttori di nitruro di niobio (NbN) sono finora i rilevatori eterodina più sensibili per la spettroscopia ad alta risoluzione alle frequenze del lontano infrarosso. I rilevatori eterodina sfruttano un oscillatore locale per convertire una linea terahertz in una linea gigahertz.

Ciò consente loro di misurare non solo l'intensità in modo molto dettagliato ma anche la frequenza. I rilevatori eterodina sono stati applicati con successo nei palloni aerostatici e nei telescopi spaziali e sono candidati a servire nelle missioni future. I telescopi terrestri non possono vedere la radiazione nel lontano infrarosso perché è bloccata dall'atmosfera terrestre.

Uno svantaggio di tali rilevatori è la loro larghezza di banda, che copre una linea spettrale limitata in una misurazione. Un'altra limitazione deriva dalla bassa temperatura operativa. Il raffreddamento a 4 Kelvin, utilizzando un recipiente con elio liquido o un tubo a impulsi meccanico, non è auspicabile per un osservatorio spaziale considerando i vincoli di massa, volume, energia elettrica e costi.

Yuner Gan e i suoi colleghi hanno ora sviluppato un rilevatore HEB nel lontano infrarosso basato su un nuovo materiale superconduttore, il diboruro di magnesio (MgB2), che ha una temperatura critica relativamente alta di 39 Kelvin. Ciò consente loro di ottenere una temperatura operativa più elevata, pari a 20 Kelvin o più. Hanno anche dimostrato che i nuovi HEB hanno sensibilità promettenti e una larghezza di banda di frequenza molto maggiore.

La pubblicazione sul Journal of Applied Physics è stata selezionata per la Collezione Speciale Recognizing Women in Applied Physics.

Maggiori informazioni: Y. Gan et al, Prestazioni eterodine e caratteristiche dei bolometri a elettroni caldi MgB2 terahertz, Journal of Applied Physics (2023). DOI: 10.1063/5.0128791

Informazioni sul diario:Giornale di fisica applicata

Fornito da SRON Istituto olandese per la ricerca spaziale

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