Tecnologia Científica

Equipe demonstra leitura simultânea de 60 bolômetros para telescópios espaciais de infravermelho distante
Os bolômetros de sensor de borda de transição (TES) são detectores supercondutores que aproveitam o colapso do estado supercondutor e, portanto, um aumento acentuado na resistência quando sua temperatura aumenta, mesmo que ligeiramente.
Por SRON Netherlands Institute for Space Research - 04/11/2021


Parte de uma matriz de bolômetro TES. Cada pixel consiste em um termômetro TES e um fino absorvedor de tântalo. Crédito: SRON

A luz com comprimentos de onda submilímetro e infravermelho distante do espaço profundo pode viajar longas distâncias, penetrando direto nas nuvens de poeira e nos trazer informações sobre a história do universo e a origem das galáxias, estrelas e planetas. No entanto, a longa jornada enfraqueceu esses sinais, e exigimos detectores sensíveis operando em temperaturas de milikelvin em um instrumento espacial.

Os bolômetros de sensor de borda de transição (TES) são detectores supercondutores que aproveitam o colapso do estado supercondutor e, portanto, um aumento acentuado na resistência quando sua temperatura aumenta, mesmo que ligeiramente. Portanto, sua resistência é extremamente sensível a uma mudança de temperatura causada pelo poder de aquecimento da luz. Quando aquecido pelos fótons que chegam, a pequena mudança de temperatura pode produzir respostas de corrente mensuráveis ​​no detector .

Os desafios da tecnologia TES usada em missões espaciais não são apenas essa sensibilidade, mas também a leitura de vários pixels ao mesmo tempo. Sem essa chamada multiplexação - combinando os sinais de muitos pixels em um único fio emparelhado - seus fios de conexão para cada pixel gerariam muito calor, tornando impossível manter os detectores na temperatura necessária perto do zero absoluto.

Qian Wang, trabalhando em estreita colaboração com Pourya Khosropanah e outros membros da equipe SAFARI-FDM da SRON, liderada por Gert de Lange, demonstrou um sistema de multiplexação por divisão de frequência (FDM) que pode ler 60 bolômetros TES simultaneamente usando apenas um único fio pareado e um amplificador. O ruído de leitura é menor em comparação com o trabalho anterior relatado na SRON e por outros laboratórios, até uma potência de ruído do equipamento de 0,45 aW / ÖHz. As sensibilidades medidas no modo de trabalho de multiplexação são as mesmas que em um único pixelmodo. Os pesquisadores esperam ler pelo menos 130 pixels simultaneamente se estenderem a faixa de frequência usada para a configuração FDM atual. O resultado demonstra que a tecnologia de leitura atende aos requisitos da missão espacial LiteBIRD japonesa e que a tecnologia FDM é uma opção para a missão OST da NASA a longo prazo.

O estudo foi publicado na revista Applied Physics Letters .

 

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