Gouden antenne verhoogt gevoeligheid detectoren voor proto-zonnestelsels

Hot Electron Bolometers (HEBs) converteren inkomende terahertz-signalen vanuit het heelal naar gigahertz-signalen. Die zijn makkelijker te registreren voor spectrometers. Tijdens hun vormingsproces zenden sterren en planeten voornamelijk terahertzstraling uit. Dus om te begrijpen wat daar gebeurt moeten astronomen spectra opnemen op die frequenties.

SRON heeft HEBs al succesvol toegepast in verschillende terahertzmissies, in de stratosfeer en in de ruimte, waaronder ESA’s Herschel ruimteobservatorium en NASA’s GUSTO ballontelescoop. De aardatmosfeer blokkeert terahertzstraling, waardoor telescopen op grote hoogte of in de ruimte moeten vliegen.

Een team van SRON en TU Delft heeft nu een ongekend hoge gevoeligheid bereikt met HEBs op 1,6 en 2,5 terahertz. Ze hebben verschillende verbeteringen doorgevoerd in het ontwerp, met als meest in het oog springend de toevoeging van een dikke gouden antenne. Bij SRON hebben Jose Silva, Willem-Jan Vreeling en Wouter Laauwen de metingen en data-analyse uitgevoerd, terwijl  Behnam Mirzaei en Dingding Ren op de TU Delft het ontwerp, de simulatie en de fabricatie van de detectoren voor hun rekening hebben genomen. Het team staat onder leiding van Jian-Rong Gao.

‘De nieuwe HEBs waren oorspronkelijk bedoeld voor de voorgestelde NASA-missies OASIS en SALTUS,’ zegt Gao. ‘Maar die werden niet geselecteerd. Toch verwacht ik dat deze nieuwe HEBs een grote rol gaan spelen in toekomstige ruimtemissies, waar hoge gevoeligheid en efficiënte data-collectie cruciaal zijn. Met het halveren van de integratietijd stellen we wetenschappers in staat om meer data te verzamelen in een kortere tijd, zodat de kosten omlaag gaan en de mogelijkheden voor grote ontdekkingen worden uitgebreid.’

De resultaten zijn gepubliceerd in IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology.