Development of frequency division multiplexing readout for a large transition edge sensor array for space
| Promotie: | Dhr. Q. (Qian) Wang |
| Wanneer: | 10 december 2021 |
| Aanvang: | 12:45 |
| Promotor: | prof. dr. F.F.S. (Floris) van der Tak |
| Copromotor: | dr. J.R. Gao |
| Waar: | Academiegebouw RUG |
| Faculteit: | Science and Engineering |
Submillimeter detectoren voor ruimtemissies
Licht uit het heelal met sub-millimeter en ver-infrarood (FIR) golflengtes bevat unieke informatie waarmee we vragen kunnen beantwoorden over de geschiedenis van het heelal en de oorsprong van sterrenstelsels, sterren en planeten. Gevoelige supergeleidende detectoren (Transition Edge Sensors, TES) in combinatie met een multi-pixel uitlezing gebaseerd op Frequency Division Multiplexing (FDM) is een technologie om deze hele zwakke signalen waar te nemen. Deze technologie kan worden toegepast in toekomstige wetenschappelijke ver-infrarood en sub-millimeter ruimtemissies.
Qian Wang onderzocht TES detectoren met een FDM uitleessysteem aan de hand van vijf sub-projecten die samen de systematische opbouw van een representatief prototype beschrijven. De karakterisering van de ruisbijdragen in het system is essentieel. Wang beschrijft ruisbijdragen van de elektronische componenten bij kamertemperatuur en bij cryogene temperatuur. Daarna brengt hij de onderlinge ruisbijdragen in een array van TES detectoren in kaart en analyseert ze. Er volgt nog een karakterisering van een FDM systeem dat simultaan 60 lage-ruis TES detectoren uit kan lezen. Dit laat zien dat de ruisbijdrage van de uitlees-elektronica lager is dan de intrinsieke ruis van de TES detectoren en bovendien dat de ruis van de detector niet af hangt van het aantal detectoren dat tegelijkertijd wordt uitgelezen.
Ten slotte karakteriseert Want een nieuw, verbeterd ontwerp waarbij aanpassingen zijn aangebracht om elektrische overspraak te verminderen en de stabiliteit van het FDM systeem te verbeteren. Dit leidt uiteindelijk tot de demonstratie van een goed werkend prototype FDM systeem, klaar om te worden toegepast in toekomstige ruimte-missies.
Qian Wang verrichtte zijn promotieonderzoek bij de afdeling Sterrenkunde van het Kapteyn Instituut met financiering via de Chinese Scholarship Council. Hij werkt nu als postdoc aan de Tsinghua University, Department of Astronomy.