CCAT：Mod-Cam 的低温性能及其对 280 GHz KID 阵列噪声的影响
天体物理仪器与方法
2025-09-30 v1
摘要
CCAT 天文台的 Fred Young 亚毫米望远镜 (FYST) 旨在利用配备最先进动力学电感探测器 (KID) 阵列的接收机高精度观测亚毫米天文信号。作为 FYST 的首光仪器，Mod-Cam 用作仪器模块表征的测试平台，包括在将模块部署到更大的 Prime-Cam 仪器之前，对运行条件下的热行为进行详细评估。Prime-Cam 是 FYST 的第一代多波段宽视场相机，设计可容纳多达七个仪器模块，并在宽频率范围内提供前所未有的灵敏度。我们展示了两次关键实验室表征的结果：一次是“光学开放”冷却，以验证低温恒温器的整体热性能；另一次是“冷负载”冷却，以测量焦平面温度稳定性对探测器噪声的影响。在光学开放测试期间，我们在 1 K 级实现了 1.5 K 的稳定基础温度，在探测器级实现了 85 mK 的稳定基础温度。在冷负载配置中，我们测量到探测器焦平面的 RMS 温度稳定性为 3.2e-5 K。基于这一稳定性测量，我们证明，对于铝探测器，来自焦平面热波动的等效功率仅占 5pW 入射光子功率的 0.0040%，对于氮化钛探测器则为 0.0023%，这对于 CCAT 的科学目标而言是一个可忽略的量级。这凸显了低温系统设计与热管理的成功。
引用
@article{arxiv.2509.25018,
title = {CCAT: Mod-Cam Cryogenic Performance and its Impact on 280 GHz KID Array Noise},
author = {Lawrence T. Lin and Eve M. Vavagiakis and Jason E. Austermann and James R. Burgoyne and Scott Chapman and Steve K. Choi and Abigail T. Crites and Cody J. Duell and Rodrigo G. Freundt and Eliza Gazda and Christopher Groppi and Anthony I. Huber and Zachary B. Huber and Johannes Hubmayr and Ben Keller and Philip Mauskopf and Alicia Middleton and Michael D. Niemack and Darshan A. Patel and Cody Roberson and Adrian K. Sinclair and Ema Smith and Anna Vaskuri and Benjamin J. Vaughan and Samantha Walker and Yi Wang and Yuhan Wang and Jordan Wheeler and Ruixuan and Xie},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.25018},
year = {2025}
}
备注
7 pages, 8 figures, Low temperature detector 2025 proceeding submitted to IEEE Transactions on Applied Superconductivity