太赫兹强度成像仪用动力学电感探测器封装的设计与测试
摘要
太赫兹强度成像仪（TIM）旨在探测宇宙恒星形成峰值附近被尘埃遮蔽的恒星形成星系中的恒星形成历史。这将通过对单次电离碳（[CII]）红移后的 157.7 um 谱线进行测量来实现。TIM 采用两台 R 的长缝光栅光谱仪，覆盖 240-420 um。每台配备一个焦平面单元，内含 4 个晶圆尺寸的角耦合铝动力学电感探测器（KIDs）子阵列。我们展示了 TIM 其中一个基于 KID 的子阵列的原型焦平面组件的设计与性能。我们的设计严格保持高光学效率以及适合 KIDs 的电磁环境。该原型探测器外壳与首个飞行级象限在 250 mK 下进行了测试。初始频率扫描显示，许多谐振受到碰撞和/或极浅传输谷的影响，这是内部品质因数（Q 因子）退化所致。这归因于降温过程中存在外部磁场。我们报告了对象限阵列 Q 因子的磁场依赖性研究。我们实现了亥姆霍兹线圈，通过（部分）抵消地磁场来改变探测器处的磁场。研究表明，地磁场会显著降低 KIDs 性能，使 Q 因子退化 2-5 倍，远低于由工作温度或光负载所预期的值。我们发现，通过调节线圈电流产生大小与地磁场相差仅几 uT 的磁场，可充分恢复探测器的品质因数。因此，有必要采用适当设计的磁屏蔽包裹 TIM 焦平面单元。基于本文结果，我们设定了 |B| < 3 uT 的屏蔽要求。
引用
@article{arxiv.2211.09308,
title = {Design and testing of Kinetic Inductance Detector package for the Terahertz Intensity Mapper},
author = {L. -J. Liu and R. M. J Janssen and C. M. Bradford and S. Hailey-Dunsheath and J. P. Filippini and J. E. Aguirre and J. S. Bracks and A. J. Corso and J. Fu and C. Groppi and J. Hoh and R. P. Keenan and I. N. Lowe and D. P. Marrone and P. Mauskopf and R. Nie and J. Redford and I. Trumper and J. D. Vieira},
journal= {arXiv preprint arXiv:2211.09308},
year = {2024}
}
备注
This conference proceeding reports on a study of magnetic field dependence of the quality factor of Terahertz Intensity Mapper's 864-pixel Kinetic Inductance Detector array and an effort on carrying out the magnetic shielding requirement for TIM's balloon flight and science operation. 8 pages, 5 figures, accepted for publication in conference proceedings of SPIE