Służba prasowa Uniwersytetu MISIS poinformowała, że jego pracownicy stworzyli i opatentowali niezwykle czułe detektory nadprzewodzące dla sygnałów w zakresie terahercowym. Przemyślana konstrukcja detektorów oraz zaproponowane obwody pozwalają na zebranie jak najpełniejszych danych o zjawiskach i obiektach astrofizycznych. Nowe urządzenie może znaleźć zastosowanie także w medycynie, biologii, lotnictwie i bezpieczeństwie.
Znajdujący się pomiędzy zakresem dalekiej podczerwieni a mikrofalami zakres submilimetrowy pozwala na zebranie znacznie większej ilości informacji niż zakres optyczny i radiowy. Ma najmniejszą ilość zakłóceń, które mogą maskować słabe sygnały, a bardzo słabe sygnały termiczne można wykryć w zakresie terahercowym. Zapewniają wgląd w stan i rozmieszczenie zimnego międzygwiazdowego gazu i pyłu. Dlatego teleskopy submilimetrowe są niezbędne do obserwacji obłoków molekularnych i jąder mgławic. Umożliwiają także identyfikację całego szeregu cząsteczek i atomów w ośrodku międzygwiazdowym.
„Najpopularniejsze w radioastronomii są ultraczułe detektory chłodzone. Wykorzystując najkrótsze fale możliwe staje się tworzenie urządzeń do syntezy apertury [jak w przypadku fotografowania czarnej dziury Teleskopem Horyzontu Zdarzeń], czyli metody obserwacji radiowych z dużą rozdzielczością kątową na małych radioteleskopach, co pozwala można badać odległy Wszechświat, badać substancje chemiczne na egzoplanetach – tlen, wodę itp.” – powiedział autor patentów, doktor nauk fizycznych i matematycznych. Siergiej Szitow, kierownik laboratorium systemów krioelektronicznych w NUST MISIS, czołowy badacz w Instytucie Inżynierii Radiowej i Elektroniki im. V. A. Kotelnikov RAS.
Układ aktywnego nadprzewodzącego detektora terahercowego integruje dwa urządzenia nadprzewodzące: bolometr RFTES (Radio Frequency Transition Edge Sensor) oraz mikrofalowy przedwzmacniacz oparty na czujniku magnetycznym – DC SQUID. Mikroukład jest wrażliwy na bardzo niskie energie sygnału przetwarzane na pole magnetyczne.
Elementem rejestrującym jest mikromostek w stanie nadprzewodzącym, schłodzony do temperatury poniżej 1 K. Gdy tylko promieniowanie cieplne trafi na mostek, traci on nadprzewodnictwo i przechodzi w tryb wysokiej rezystancji. Czujniki (mostki) mogą być wykonane w postaci matryc. Każdy element może albo wykryć określoną długość fali, albo stworzyć „pikselowany” obraz obserwowanego obszaru przestrzeni.
„Zakres terahercowy pozwala nam badać obszary, które wcześniej były niedostępne dla obserwacji optycznych. Możliwe jest badanie obiektów astronomicznych, takich jak gwiazdy, galaktyki i cząsteczki międzygwiazdowe, ponieważ fale terahercowe mogą przenikać przez niektóre nieprzezroczyste substancje, takie jak pył. Stosując nowe podejście do projektowania chipów, udało nam się rozwiązać problem przepływu ciepła do chłodzonych części urządzenia odbiorczego, co poprawia ogólną wydajność detektora” – wyjaśnił Nikita Rudenko, inżynier badawczy w laboratorium systemów krioelektronicznych.
