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Mar 03, 2024

Nuevo tipo de detector de bolómetro para lejos

17 de febrero de 2023 Este artículo ha sido revisado de acuerdo con el proceso editorial y las políticas de Science X. Los editores han resaltado los siguientes atributos al tiempo que garantizan la credibilidad del contenido:

17 de febrero de 2023

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por el Instituto Holandés de Investigación Espacial SRON

Para estudiar cómo nacen las estrellas y los planetas tenemos que observar las cunas de estrellas escondidas en frías nubes de polvo. Los telescopios de infrarrojo lejano pueden atravesar esas nubes. Como detectores se utilizan habitualmente bolómetros de nitruro de niobio, a pesar de su baja temperatura de funcionamiento de 4 Kelvin (-269° Celsius).

Ahora Yuner Gan (SRON/RUG), junto con un equipo de científicos de SRON, TU Delft, la Universidad Chalmers y RUG, ha desarrollado un nuevo tipo de bolómetro, hecho de diboruro de magnesio, con una temperatura de funcionamiento de 20 Kelvin o superior. Esto puede reducir significativamente el coste, la complejidad, el peso y el volumen de los instrumentos espaciales.

Los bolómetros de electrones calientes (HEB) de nitruro de niobio (NbN) superconductores convencionales son hasta ahora los detectores heterodinos más sensibles para la espectroscopia de alta resolución en frecuencias del infrarrojo lejano. Los detectores heterodinos aprovechan un oscilador local para convertir una línea de terahercios en una línea de gigahercios.

Esto les permite medir no sólo la intensidad con gran detalle sino también la frecuencia. Los detectores heterodinos se han aplicado con éxito en globos y telescopios espaciales y son candidatos para servir en futuras misiones. Los telescopios terrestres no pueden detectar la radiación del infrarrojo lejano porque está bloqueada por la atmósfera terrestre.

Una desventaja de estos detectores es su ancho de banda, que cubre una línea espectral limitada en una sola medición. Otra restricción proviene de la baja temperatura de funcionamiento. Enfriar hasta 4 Kelvin, ya sea usando un recipiente con helio líquido o un tubo de pulso mecánico, no es deseable para un observatorio espacial considerando las limitaciones de masa, volumen, energía eléctrica y costo.

Yuner Gan y sus colegas han desarrollado un detector HEB de infrarrojo lejano basado en un nuevo material superconductor, el diboruro de magnesio (MgB2), que tiene una temperatura crítica relativamente alta de 39 Kelvin. Esto les permite obtener una temperatura de funcionamiento más alta, de 20 Kelvin o más. También han demostrado que los nuevos HEB tienen sensibilidades prometedoras y un ancho de banda de frecuencia mucho mayor.

La publicación del Journal of Applied Physics fue seleccionada para la Colección Especial de Reconocimiento a las Mujeres en la Física Aplicada.

Más información: Y. Gan et al, Rendimiento heterodino y características de los bolómetros de electrones calientes de MgB2 de terahercios, Journal of Applied Physics (2023). DOI: 10.1063/5.0128791

Información de la revista:Revista de Física Aplicada

Proporcionado por SRON Instituto Holandés de Investigación Espacial