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Mar 03, 2024

Novo tipo de detector de bolômetro para longe

17 de fevereiro de 2023 Este artigo foi revisado de acordo com o processo editorial e as políticas da Science X. Os editores destacaram os seguintes atributos, garantindo a credibilidade do conteúdo:

17 de fevereiro de 2023

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por SRON Instituto Holandês de Pesquisa Espacial

Para estudar como as estrelas e os planetas nascem, temos que olhar para os berços estelares escondidos em nuvens frias de poeira. Telescópios infravermelhos são capazes de perfurar essas nuvens. Convencionalmente, bolômetros de nitreto de nióbio são usados ​​como detectores, apesar de sua baixa temperatura operacional de 4 Kelvin (-269° Celsius).

Agora Yuner Gan (SRON/RUG), juntamente com uma equipe de cientistas da SRON, TU Delft, Chalmers University e RUG, desenvolveu um novo tipo de bolômetro, feito de diboreto de magnésio, com temperatura operacional de 20 Kelvin ou superior. Isto pode reduzir significativamente o custo, a complexidade, o peso e o volume dos instrumentos espaciais.

Os bolômetros de elétrons quentes (HEBs) convencionais de nitreto de nióbio supercondutor (NbN) são até agora os detectores heteródinos mais sensíveis para espectroscopia de alta resolução em frequências infravermelhas distantes. Os detectores heteródinos aproveitam um oscilador local para converter uma linha de terahertz em uma linha de gigahertz.

Isso lhes permite medir não apenas a intensidade com grande detalhe, mas também a frequência. Detectores heteródinos foram aplicados com sucesso em balões e telescópios espaciais e são candidatos para servir em missões futuras. Os telescópios terrestres não podem ver a radiação infravermelha distante, pois ela é bloqueada pela atmosfera da Terra.

Uma desvantagem de tais detectores é a sua largura de banda, que cobre uma linha espectral limitada em uma medição. Outra restrição vem da baixa temperatura operacional. O resfriamento até 4 Kelvin, seja usando um recipiente com hélio líquido ou um tubo de pulso mecânico, é indesejável para um observatório espacial, considerando as restrições de massa, volume, energia elétrica e custo.

Yuner Gan e seus colegas desenvolveram agora um detector HEB de infravermelho distante baseado em um novo material supercondutor – diboreto de magnésio (MgB2) – que tem uma temperatura crítica relativamente alta de 39 Kelvin. Isto permite-lhes obter uma temperatura operacional mais elevada, de 20 Kelvin ou mais. Eles também demonstraram que os novos HEBs têm sensibilidades promissoras e uma largura de banda de frequência muito maior.

A publicação no Journal of Applied Physics foi selecionada para a Coleção Especial Reconhecendo Mulheres na Física Aplicada.

Mais Informações: Y. Gan et al, Desempenho heteródino e características de bolômetros de elétrons quentes terahertz MgB2, Journal of Applied Physics (2023). DOI: 10.1063/5.0128791

Informações do diário:Revista de Física Aplicada

Fornecido por SRON Instituto Holandês de Pesquisa Espacial