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Detector de inductancia cinética

Imagen de detectores de inductancia cinética.
Chip que contiene detectores de inductancia cinética de aluminio con absorbentes de estaño . Crédito de la imagen: Laboratorio Nacional Argonne .

El detector de inductancia cinética (KID), también conocido como detector de inductancia cinética de microondas (MKID), es un tipo de detector de fotones superconductor desarrollado por primera vez por científicos del Instituto de Tecnología de California y el Laboratorio de Propulsión a Chorro en 2003. [1] Estos dispositivos operar a temperaturas criogénicas , generalmente por debajo de 1 kelvin . Se están desarrollando para la detección astronómica de alta sensibilidad en frecuencias que van desde el infrarrojo lejano hasta los rayos X.

Principio de funcionamiento

Los fotones que inciden sobre una tira de material superconductor rompen los pares de Cooper y crean un exceso de cuasipartículas . La inductancia cinética de la tira superconductora es inversamente proporcional a la densidad de los pares de Cooper y, por tanto, la inductancia cinética aumenta con la absorción de fotones. Esta inductancia se combina con un condensador para formar un resonador de microondas cuya frecuencia de resonancia cambia con la absorción de fotones. Esta lectura basada en resonador es útil para desarrollar conjuntos de detectores de gran formato, ya que cada KID puede abordarse mediante un único tono de microondas y muchos detectores pueden medirse utilizando un único canal de microondas de banda ancha, una técnica conocida como multiplexación por división de frecuencia .

Aplicaciones

Los KID se están desarrollando para una variedad de aplicaciones astronómicas , incluida la detección de longitudes de onda milimétricas y submilimétricas en el Observatorio Submilimétrico de Caltech , [2] el Experimento Pathfinder de Atacama (APEX) en el Observatorio Llano de Chajnantor , [3] el Observatorio CCAT , el Observatorio Milimétrico Grande Telescopio , y el telescopio IRAM de 30 m . [4] También se están desarrollando para detección óptica y de infrarrojo cercano en el Observatorio Palomar . [5] Los KID también han volado en dos telescopios a bordo de globos, OLIMPO [6] en 2018 y BLAST -TNG [7] en 2020. Los KID también han ganado popularidad como una alternativa más compacta, de menor costo y menos compleja al borde de transición. sensores . [8]

Ver también

Referencias

  1. ^ Día, PK; LeDuc, HG; Mazin, Licenciatura en Letras; Vayonakis, A.; Zmuidzinas, J. (2003). "Un detector superconductor de banda ancha adecuado para su uso en grandes conjuntos". Naturaleza . 425 (6960): 817–821. Código Bib :2003Natur.425..817D. doi : 10.1038/naturaleza02037. PMID  14574407. S2CID  4414046.
  2. ^ Maloney, Philip R.; Czakon, Nicole G.; Día, Peter K.; Downes, Thomas P.; Duan, Ran; Gao, Jiansong; Glenn, Jason; Golwala, Sunil R.; Hollister, Matt I.; Leduc, Henry G.; Mazin, Benjamín A.; McHugh, Sean G.; Noroozian, Omid; Nguyen, Hien T.; Sayers, Jack; Schlaerth, James A.; Siegel, Seth; Vaillancourt, John E.; Vayonakis, Anastasios; Wilson, Felipe; Zmuidzinas, Jonas (2010). "MÚSICA para astrofísica sub/milimétrica" ​​(PDF) . En Holanda, Wayne S.; Zmuidzinas, Jonas (eds.). Detectores e instrumentación milimétricos, submilimétricos y de infrarrojo lejano para astronomía V. Vol. 1, núm. 7741. Sociedad de Ingenieros de Instrumentación Fotoóptica (SPIE). págs.77410F. doi :10.1117/12.857751. ISBN 9780819482310. S2CID  20865654.
  3. ^ Heyminck, S.; Klein, B.; Gusten, R.; Kasemann, C.; Baryshev, A.; Baselmans, J.; Yates, S.; Klapwijk, TM (2010). "Desarrollo de una Cámara MKID para APEX". Vigésimo Primer Simposio Internacional sobre Tecnología Espacial de Terahercios : 262. Bibcode : 2010stt..conf..262H.
  4. ^ Monfardini, A.; et al. (2011). "Una cámara de inductancia cinética de ondas milimétricas de doble banda para el telescopio IRAM de 30 m". Serie de suplementos de revistas astrofísicas . 194 (2): 24. arXiv : 1102.0870 . Código Bib : 2011ApJS..194...24M. doi :10.1088/0067-0049/194/2/24. S2CID  59407170.
  5. ^ Mazin, licenciado en Letras; O'Brien, K.; McHugh, S.; Bumble, B.; Moore, D.; Golwala, S.; Zmuidzinas, J. (2010). McLean, Ian S.; Ramsay, Suzanne K.; Takami, Hideki (eds.). "ARCONS: una cámara superconductora de óptica a infrarrojo cercano altamente multiplexada". Proc. ESPÍA . Instrumentación terrestre y aérea para astronomía III. 7735 : 773518. arXiv : 1007.0752 . Código Bib : 2010SPIE.7735E..18M. doi :10.1117/12.856440. S2CID  38654668.
  6. ^ Masi, S.; de Bernardis, P.; Paiella, A.; Piacentini, F.; Lamagna, L.; Coppolecchia, A.; Adé, PAR; Battistelli, ES; Castellano, MG; Colantoni, I.; Columbro, F.; D'Alessandro, G.; Petris, M. De; Gordon, S.; Magneville, C. (1 de julio de 2019). "Detectores de Inductancia Cinética para el experimento OLIMPO: funcionamiento y rendimiento en vuelo". Revista de Cosmología y Física de Astropartículas . 2019 (07): 003–003. arXiv : 1902.08993 . doi :10.1088/1475-7516/2019/07/003. ISSN  1475-7516.
  7. ^ "Ciencia - EXPLOSIÓN del experimento". sitios.northwestern.edu . Consultado el 17 de diciembre de 2023 .
  8. ^ Zmuidzinas, Jonas (marzo de 2012). "Microrresonadores superconductores: física y aplicaciones". Revista Anual de Física de la Materia Condensada . 3 : 169–214. doi : 10.1146/annurev-conmatphys-020911-125022 . Consultado el 23 de julio de 2020 .

enlaces externos