Detektorarray demonstrerer ny mikrobølgeudlæsning

I årenes løb, SRON har udviklet stadig mere følsomme Transition Edge Sensors (TES) til rummissioner som SPICA og Athena. En af disse TES-detektor-arrays, udviklet som backup røntgenmikrokalorimetre til Athena, har nu spillet en afgørende rolle for at demonstrere en ny udlæsningsteknologi udviklet ved National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) i Japan. Denne teknologi kaldes støjsvag mikrobølge SQUIDs multiplekset udlæsning. Forskningsresultaterne er publiceret i Anvendt fysik bogstaver .

X-IFU-instrumentet fra Athena-missionen indeholder omkring 3000 pixels af X-ray TES-detektorer, udlæses ved brug af Time Domain Multiplexing eller Frequency Domain Multiplexing som backup. Begge udlæsningsteknologier anvender konventionelle, dissipative SQUID forstærkere. Fremtidige rummissioner sigter mod mere end ti tusinde TES-detektorpixels, et tal, der ser ud til at være uden for mulighederne for eksisterende udlæsningsteknologier. Den nye mikrobølge SQUIDs udlæsning er en lovende kandidat til at udlæse langt større arrays end hvad konventionelle SQUIDs er i stand til. SQUID'er er superledende kvanteinterferensenheder.

Dr. Y. Nakashima og hans AIST-teammedlemmer, i samarbejde med JAXA og Tokyo Metropolitan University, har nået en milepæl for at demonstrere den nye udlæsningsteknologi ved hjælp af et røntgen-TES-array fra SRON. De læser 38 mikrokalorimetre fra arrayet samtidigt, som kaldes multipleksing, og målte en spektral opløsning i området fra 2,79 til 4,56 eV ved 5,9 keV under anvendelse af en Iron-55-kilde.

En vigtig egenskab ved detektorudlæsningsteknologier er multiplekseringsfaktoren:det samlede antal pixels, der aflæses af en støjsvag forstærker. Anvendelse af en mikrobølgefrekvenskam til et array af detektorpixel giver mulighed for en høj multiplekseringsfaktor, hvis pixels er koblet til en fælles transmissionslinje, hvor de transmitterede signaler udlæses med en HEMT-forstærker (High Electron Mobility Transistor) med lav støj. En HEMT-forstærker kan have en stor båndbredde på fire gigahertz eller mere, så multiplekseringsfaktoren vil være betydeligt højere end i eksisterende TES-udlæsningsteknologier.