<< Предел чувствительности радиоастрономических приемников Спектроанализаторы >>
Современные миллиметровые
и субмиллиметровые радиометры
Разработка малошумящих входных устройств миллиметрового и
субмиллиметрового диапазонов длин волн - это обширная и быстро
развивающаяся область техники (см., например, [3]). В
настоящее время созданы малошумящие усилители (на транзисторах с
высокой подвижностью электронов - HEMT) до частот 
ГГц. Имеются и разработки мазеров с очень хорошими шумовыми
параметрами в 3мм диапазоне длин волн [4]. Однако на
более высоких частотах пока нет альтернативы супергетеродинным
приемникам со смесителем на входе для спектральных измерений и
болометрам для измерений в непрерывном спектре.
Долгое время смесители создавались на основе диодов с барьером
Шоттки, причем для снижения шумов они охлаждались до 
К. В последние годы на частотах до 
ГГц наилучшие
результаты получены со смесителями на основе туннельных переходов
сверхпроводник-изолятор-сверхпроводник (СИС). Их шумы уже вплотную
приблизились к "квантовому пределу",
(рис. 1). Такой приемник использовался неоднократно и
нами в наблюдениях на РТ-22 КрАО [5]. Сверхпроводящий
материал, используемый в этих смесителях, как правило, ниобий
(Ni), у которого ширина "энергетической щели" соответствует
ГГц. На более высоких частотах характеристики СИС
смесителей быстро ухудшаются.
Рис. 1.
Шумовая температура миллиметровых и субмиллиметровых
приемников разного типа в зависимости от частоты в единицах
"квантового предела", 
На этих более высоких частотах лучшие параметры достигнуты со
смесителями, представляющими собой болометры на горячих
электронах. Принцип их действия основан на разогреве электронов
излучением в тонких пленках сверхпроводника и быстрой их
релаксации за счет либо фононного, либо диффузионного охлаждения.
Изменения электронной температуры ведут к изменению сопротивления.
Короткое время релаксации позволяет использовать их как смесители.
Такие приемники уже успешно использовались на частотах до 
ТГц [6].
Чувствительность болометров принято характеризовать величиной
пороговой мощности (NEP - noise equivalent power), которая для
лучших субмиллиметровых болометров составляет сейчас
ВтГц
[7] и есть надежда на
дальнейшее улучшение этого параметра. Рабочая температура таких
высокочувствительных болометров составляет 100-300 мК.
Как можно видеть, шумы миллиметровых и субмиллиметровых приемников уже приближаются к своему предельному значению. Можно ли дальше повысить их эффективность? Да, по крайней мере для протяженных источников, если реализовать возможность "радиовидения", то есть то, что естественным образом достигается в оптике и, отчасти, в ИК-диапазоне. Ведь оптический инструмент дает нам сразу изображение объекта - возможно, по миллионам пикселей. А в радиодиапазоне до недавних пор такое изображение получалось последовательно, точка за точкой. В настоящее время в ряде лабораторий ведутся разработки многолучевых приемных систем миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов (рис. 2). Некоторые из них уже работают.
|
Рис. 2. Многолучевой СИС-приемник диапазона длин волн 3 мм, разрабатываемый в Чалмерском техническом университете группой В.Белицкого с участием сотрудников ИПФ РАН |
<< Предел чувствительности радиоастрономических приемников Спектроанализаторы >>
|
Публикации с ключевыми словами:
астрономические инструменты - Приборостроение
Публикации со словами: астрономические инструменты - Приборостроение | |
См. также:
Все публикации на ту же тему >> | |
