Terahertz superconducting hot electron bolometer heterodyne array receivers for NASA's GUSTO balloon observatory
| Promotie: | dr. J.R. Gaspar da Silva, PhD |
| Wanneer: | 20 september 2022 |
| Aanvang: | 09:00 |
| Promotor: | prof. dr. F.F.S. (Floris) van der Tak |
| Copromotor: | dr. J.R. Gao |
| Waar: | Academiegebouw RUG |
| Faculteit: | Science and Engineering |
Ontwerp van een nieuw Terahertz observatorium
Het elektromagnetische spectrum tussen 1-6 Terahertz bevat unieke informatie waarmee belangrijke astrofysische processen beter kunnen begrijpen, zoals de levenscyclus van het interstellaire medium (ISM). Dit bevindt zich tussen de sterren en heeft grote invloed op de vorming van sterren en planeten.
Onderzoek naar het ISM is mogelijk door het meten van fijnstructuurlijnen met behulp van heterodyne ontvangers die grote gevoeligheid combineren met hoge resolutie. Terahertz-straling wordt geabsorbeerd door de dampkring dus deze ontvangers werken alleen op grote hoogte, vanuit een stratosferische ballon, of in de ruimte. GUSTO, de eerste ballonmissie binnen NASA’s Explorer Programma, is een Terahertz observatorium dat naar verwachting in december 2023 gelanceerd kan worden. GUSTO gaat een kaart maken van de fijnstructuurlijnen van stikstof, koolstof en zuurstof in ons eigen melkwegstelsel.
In zijn proefschrift beschrijft José Gaspar da Silva de ontwikkeling van de drie 8-pixel detector arrays en de multi-bundel lokale oscillator op 4.7 Terahertz voor GUSTO. Hij richtte zich daarbij onder meer op het optimaliseren van de optische bundels van de detectoren om de vereiste uniformiteit en parallelliteit binnen één array te halen. Ook ontwikkelde hij de array architectuur en de karakterisatie van de drie arrays. Daarmee is aangetoond dat het gaat om arrays met zowel het grootste aantal pixels alsook “state of the art” gevoeligheid.
Gaspar da Silva preseneert ook het ontwerp van de 4.7 Terhertz lokale oscillator die gebruikt gaat worden om de bijbehorende array te laten werken. Zijn promotieonderzoek levert niet alleen cruciale technologie op die gaat vliegen op NASA’s GUSTO maar ook een schaalbare oplossing voor de volgende generatie heterodyne arrays.
Het promotieonderzoek van José Gaspar da Silva vond plaats bij de afdeling Sterrenkunde van het Kapteyn Instituut, met financiering van de NASA en de University of Arizona (VS).