用于单电子回旋辐射发射光谱学的量子噪声限制相控阵

中微子振荡实验表明中微子具有质量；然而，绝对质量标度极难测量，目前尚属未知。一种有前景的方法是测量氚放射性衰变过程中释放的电子能量。感兴趣的能量位于 18.6 keV 端点附近几个 eV 范围内，因此属于 mildly relativistic（轻度相对论性）。通过在静磁场中捕获电子并测量其发射的回旋辐射频率，可以确定初始能量，但端点事件罕见，观测时间短，且信噪比低。为了实现小于 10 meV 的分辨率，需要在大的视场 (FoV) 内使用高灵敏度接收器记录单电子发射谱。Project 8 已经演示了回旋辐射发射光谱学 (CRES) 的原理，目前人们对将视场增加到大于 0.1 m$^3$ 抱有浓厚兴趣。我们考虑了一系列与设计和优化用于单电子 CRES 的内向型量子噪声限制微波接收器相关的问题，并提出了一個理解信号、噪声和系统级行为的统一框架。虽然关于雷达和电信等应用的外向型相控阵设计已有大量文献，但对于设计用于体谱学和成像的超高灵敏度内向型相控阵所出现的新问题，却鲜有涉及。