Сверхчувствительные детекторы. Разработки МИСИС откроют скрытые области Вселенной

В Университете МИСИС разработаны инновационные детекторы, способные делать астрономические исследования более точными и быстрыми. Созданные на базе новейших терагерцовых технологий, эти устройства обладают исключительной чувствительностью к микроволновому излучению и могут работать при сверхнизких температурах. Новый подход позволяет фиксировать слабые сигналы из дальних уголков Вселенной, предоставляя учёным полные данные о составе и структуре космических объектов.

Сверхпроводящие детекторы, разработанные в МИСИС, работают при температуре, близкой к абсолютному нулю, что обеспечивает минимальный уровень шумов и высокую точность. Их работа основана на уникальном механизме, где электромагнитное излучение, попадая на сверхпроводящий микромост, изменяет его состояние, переходя из сверхпроводящего в резистивное. Это позволяет детекторам фиксировать сигналы в терагерцовом диапазоне, где уровень теплового шума во Вселенной особенно низок.

«Наиболее востребованными в радиоастрономии являются сверхчувствительные охлаждаемые детекторы. Используя самые короткие волны, появляется возможность создавать устройства для апертурного синтеза, что позволяет изучать дальнюю Вселенную, исследовать химические вещества на экзопланетах — кислород, воду и т.д.»

— Сергей Шитов, заведующий лабораторией криоэлектронных систем НИТУ МИСИС

В основе одного из новых патентов лежит интеграция сразу двух сверхпроводящих устройств в одной микросхеме — радиочастотного датчика края сверхпроводящего перехода (RFTES-болометра) и СВЧ-предусилителя на основе постоянного магнитного датчика (сквида). В результате получается прибор с предельно возможной чувствительностью. Такие детекторы можно объединить в матрицы, что позволяет проводить одновременные наблюдения на нескольких частотах, многократно ускоряя анализ и повышая объём собранных данных.

Новые детекторы также помогают изучать объекты, невидимые для оптических телескопов. Благодаря высокой частоте терагерцового диапазона, они позволяют проникать через слои межзвёздной пыли и фиксировать информацию об объектах на глубине, ранее недоступной для учёных.

«Терагерцовый диапазон позволяет исследовать области, которые ранее были недоступны для оптических наблюдений. Можно изучать такие астрономические объекты, как звезды, галактики и межзвездные молекулы...»

— Никита Руденко, инженер-исследователь лаборатории криоэлектронных систем

Проект МИСИС реализуется в рамках программы «Приоритет-2030», и на его основе уже получены патенты на новые разработки. Уникальные детекторы также находят применение не только в космических исследованиях, но и в авиационной безопасности, медицине и других высокотехнологичных сферах.

Источник: пресс-служба НИТУ МИСИС

Источник фото: пресс-служба НИТУ МИСИС / Сергей Гнусков