Какие телескопы использовали микроволновые детекторы кинетической индуктивности (MKID) с разрешением более 1000 пикселей для мультиспектрального подсчета одиночных фотонов (время + энергия фотонов)?

Это отличный ответ на вопрос, на что будет похож «следующий инструмент, подобный GAIA»? Может быть, это просто увеличенная в 3-5 раз версия той же прекрасной системы? заслуживает тщательного прочтения, но он и, конечно же, документ, на который он цитируется, по существу утверждает, что следующий инструмент, подобный GAIA, скорее всего, будет перемещен дальше в NIR, чем будет увеличенной копией текущего GAIA.

На изображении ниже показана предполагаемая фокальная плоскость GaiaNIR с длинноволновой границей отсечки от 800 до 1600 нм. Коротковолновая отсечка для всех составляет 400 нм.

В документе описаны четыре технологии, которые можно было бы рассмотреть для датчиков изображения, поскольку многие из них требуют чувствительности, выходящей далеко за пределы запрещенной зоны кремния примерно в 1100 нм.

Для полноты здесь все четыре, но мой вопрос касается № 4 (MKID).

1. Гибридное решение, в котором используется выпуклый слой детектора HgCdTe NIR, соединенный с Si CCD. Идея состоит в том, что фотоны обнаруживаются в поверхностном ближнем ИК-слое и передаются в скрытый Si-канал в каждом пикселе. Затем заряд можно легко перемещать по пикселям синхронно с генерацией заряда, таким образом достигая TDI. Что еще неизвестно, так это то, насколько эффективно заряд может быть передан от слоя обнаружения NIR к Si CCD, и могут ли оба материала работать при одной и той же температуре в космической среде, что делает эту разработку потенциально сложной.
2. Использование лавинных фотодиодов HgCdTe (APD) с возможностью обработки сигналов, подобной TDI. Задача здесь состоит в том, чтобы масштабировать существующую технологию для массивов большего формата и гарантировать, что темновой ток не вносит нежелательных шумов при температурах выше 100 К. Австралийский национальный университет совместно с Леонардо (Италия) активно развивают эту технологию для широкоформатных астрономических приложений. и горят желанием участвовать. Усилия по разработке, необходимые для этих устройств, не кажутся чрезмерными.
3. Ge-детекторы из-за меньшей ширины запрещенной зоны могут обнаруживать NIR-излучение с большей длиной волны, чем это возможно с Si-детекторами. Очевидно, что эта технология является новой, но многие из производственных технологий, разработанных для Si, также применимы к Ge, и требуется дальнейшая разработка, чтобы увидеть, можно ли их использовать для малошумящих и видимых NIR-возможностей в массивах большого формата. Однако диапазон длин волн ограничен 1600 нм.
4. Микроволновые детекторы кинетической индуктивности (MKID) представляют собой охлаждаемые мультиспектральные мультиплексные устройства с подсчетом одиночных фотонов, способные вести наблюдение в диапазоне от УФ до среднего ИК-диапазона. Они измеряют энергию каждого фотона с точностью до нескольких процентов и регистрируют время прибытия с точностью до 2 микросекунд, что делает их идеальными для работы, подобной TDI. Несмотря на то, что относительно новые, небольшие массивы MKID (несколько тысяч пикселей) уже использовались на наземных телескопах, переход к гигапиксельным космическим устройствам очень сложен, поскольку они также требуют активного охлаждения, что нежелательно.

Этот список также появляется в Ref. 109 Мероприятия Astro2020, Белая книга проекта «Обзор положения в профессии» (APC): космическая астрометрия всего неба в ближнем инфракрасном диапазоне. Соображения о состоянии профессии: разработка сканирующих БИК-детекторов для астрономии .

---

Вопрос: Какие наземные телескопы использовали тысячепиксельные микроволновые детекторы кинетической индуктивности (MKID) для многоспектрального подсчета одиночных фотонов, измеряя как время прибытия, так и энергию отдельных фотонов? Насколько хорошо они выступили?

---

источник нажмите, чтобы увеличить

Предлагаемая решетка в фокальной плоскости и полосы фильтров, использованные в исследовании GaiaNIR CDF (см. стр. 203 в https://sci.esa.int/s/8a65kZA ). Массив состоит из 60 БИК-детекторов, расположенных в 7 рядов поперек сканирования и 9 полос вдоль сканирования (из которых 8 предназначены для астрометрического/фотометрического поля, разделенных на 4 фотометрических поля (т.е. 4 различных длины волны отсечки, каждое из которых начинается с ∼ 400 нм. Новый массив меньше половины размера массива Gaia.