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Mar 03, 2024

원거리용 새로운 유형의 볼로미터 감지기

2023년 2월 17일 이 기사는 Science X의 편집 과정 및 정책에 따라 검토되었습니다. 편집자들은 콘텐츠의 신뢰성을 보장하면서 다음 특성을 강조했습니다.

2023년 2월 17일

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SRON 네덜란드 우주연구소

별과 행성이 어떻게 탄생하는지 연구하려면 시원한 먼지 구름 속에 숨겨진 별 요람을 살펴봐야 합니다. 원적외선 망원경은 그 구름을 뚫을 수 있습니다. 일반적으로 니오븀 질화물 볼로미터는 4 켈빈(-269°C)의 낮은 작동 온도에도 불구하고 검출기로 사용됩니다.

이제 Yuner Gan(SRON/RUG)은 SRON, TU Delft, Chalmers University 및 RUG의 과학자 팀과 함께 작동 온도가 20켈빈 이상인 이붕화마그네슘으로 만들어진 새로운 유형의 볼로미터를 개발했습니다. 이는 우주 장비의 비용, 복잡성, 무게 및 부피를 크게 줄일 수 있습니다.

기존의 초전도 질화니오븀(NbN) 열전자 볼로미터(HEB)는 지금까지 원적외선 주파수에서 고해상도 분광학을 위한 가장 민감한 헤테로다인 검출기입니다. 헤테로다인 감지기는 국부 발진기를 활용하여 테라헤르츠 라인을 기가헤르츠 라인으로 변환합니다.

이를 통해 강도뿐만 아니라 빈도도 매우 자세하게 측정할 수 있습니다. 헤테로다인 검출기는 풍선 및 우주 망원경에 성공적으로 적용되었으며 향후 임무에 사용될 후보입니다. 지상 망원경은 지구 대기에 의해 차단되기 때문에 원적외선을 볼 수 없습니다.

이러한 검출기의 한 가지 단점은 한 번의 측정으로 제한된 스펙트럼 라인을 포괄하는 대역폭입니다. 또 다른 제한 사항은 낮은 작동 온도에서 비롯됩니다. 질량, 부피, 전력 및 비용에 대한 제약을 고려할 때 액체 헬륨이 담긴 용기나 기계적 펄스 튜브를 사용하여 4켈빈까지 냉각하는 것은 우주 관측소에 바람직하지 않습니다.

Yuner Gan과 그녀의 동료들은 이제 임계 온도가 39켈빈으로 상대적으로 높은 새로운 초전도 물질인 이붕화마그네슘(MgB2)을 기반으로 한 원적외선 HEB 검출기를 개발했습니다. 이를 통해 20켈빈 이상의 더 높은 작동 온도를 얻을 수 있습니다. 그들은 또한 새로운 HEB가 유망한 감도와 훨씬 증가된 주파수 대역폭을 가지고 있음을 입증했습니다.

응용물리학 저널(Journal of Applied Physics)에 게재된 해당 논문이 응용물리학에서 여성을 인정하는 특별 컬렉션에 선정되었습니다.

추가 정보: Y. Gan 외, 테라헤르츠 MgB2 열전자 볼로미터의 헤테로다인 성능 및 특성, Journal of Applied Physics(2023). DOI: 10.1063/5.0128791

저널 정보:응용 물리학 저널

SRON 네덜란드 우주연구소 제공