20 juni 2019

Veelbelovende ver-infrarood detectoren beter bestand tegen kosmische straling

MKID’s. Credit: SRON.

Astronomen hebben steeds gevoeligere detectoren nodig om hun begrip over het heelal verder uit te breiden. Microwave Kinetic Inductance Detectors (MKIDs) vormen een veelbelovende techniek voor onder meer ver-infraroodtelescopen, die daarmee een miljoen keer gevoeliger kunnen worden. Onderzoekers van SRON en de TU Delft hebben nu een belangrijke horde genomen in de ontwikkeling van de detectoren, door ze beter bestand te maken tegen storende kosmische straling. Ze publiceren hun bevindingen in Applied Physics Letters.

De ontwikkeling van steeds gevoeligere ruimtecamera’s gaat in kleine stapjes. Een enkele sensor moet bijvoorbeeld eerst een werkende pixel worden die je kunt uitlezen. Daarna kun je proberen het aantal pixels op te schroeven zonder dat ze door elkaar gaan ‘praten’. Vervolgens moeten de pixels een breder palet aan stralingskleuren kunnen meten. SRON-onderzoekers, waaronder eerste auteur Kenichi Karatsu, doorlopen deze stappen met MKIDs, die een kandidaat vormen om op NASA’s toekomstige ver-infrarood Origins Space Telescope te komen.

Een hobbel in de ontwikkeling die speciale aandacht verdient is kosmische straling. Als die het materiaal raakt waarop de detectoren zijn gemaakt, komt er energie vrij. Dat kan detectoren steeds eventjes verblinden of soms zelfs helemaal stuk maken. Gelukkig gaan MKIDs niet snel stuk, ontdekte Karatsu al in 2016. Maar in de strijd tegen het verblindende effect heeft de postdoc nu grote winst geboekt.

Karatsu en zijn collega’s vergeleken en testten in het lab vier grote arrays van elk bijna duizend MKID-pixels. Een conventionele array, een array met een supergeleidende film als een soort bliksemafleider en twee arrays waarbij de MKID-pixels op membranen zweven, veilig geïsoleerd van de draagstructuur waarin de storende energie ontstaat.

In de arrays met de beschreven oplossingen was de verblindingstijd 40 keer korter dan in de conventionele array. Rekenmodellen laten zien dat de verblindingstijd onder de 1% kan komen op een specifieke plek in de ruimte, zoals Lagrangepunt 2 of een vergelijkbare baan ver van de Aarde. De nieuwe techniek komt misschien ook van pas bij grote supergeleidende qubit-arrays voor toekomstige quantumcomputers. Bron: SRON.

Laat wat van je horen

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.