用于 W 波段的集总元件动力学电感探测器的研制

我们正在研制一种能够在 W 波段（75-110 GHz）工作的集总元件动力学电感探测器（LEKID）阵列，以进行地基宇宙微波背景（CMB）和毫米波天文观测。就银河系同步辐射、自由-自由辐射和热星际尘埃对 CMB 的污染而言，W 波段接近最优。在该波段，大气具有非常好的透明度，允许使用大型（>30 m）望远镜进行有趣的地基观测，实现高角分辨率（<0.4 角分）。在这项工作中，我们描述了旨在优化用于像 64 米 SRT（撒丁岛射电望远镜）这样大口径望远镜的 W 波段相机/光谱仪原型的初始测量。在为 LEKID 选择最佳超导薄膜的过程中，我们表征了一个 40 nm 厚的铝双像素阵列。我们测量了能够破坏库珀对的最小频率（即 $h\nu=2\Delta\left(T_{c}\right)=3.5k_{B}T_{c}$），得到 $\nu=95.5$ GHz，对应于 1.31 K 的临界温度。这不适合覆盖整个 W 波段。对于 80 nm 层，最小频率降至 93.2 GHz，对应于 1.28 K 的临界温度；该值对于 W 波段工作仍非最优。进一步增加铝膜厚度导致探测器性能变差。因此我们考虑了钛-铝双层（10 nm 厚 Ti + 25 nm 厚 Al，已在其他实验室测试过），测得临界温度为 820 mK，开启频率为 65 GHz：因此该方案允许在整个 W 波段工作。