HOLMES 实验微量热计微波复用的工作原理与演示器
仪器与探测器
2019-11-01 v1
摘要
中微子质量的确定是现代粒子物理与天体物理学中的一个开放问题。直接质量测量是唯一与理论无关、能够探测该量的实验手段。HOLMES 实验旨在测量 Ho 的电子俘获(EC)衰变端点能量,对中微子质量的统计灵敏度低至 eV/c。为了获取所需的大统计量,同时尽可能降低堆积贡献,将采用 1024 个具有高能量与时间分辨率的跃迁边沿传感器(TESs)。基于跃迁边沿传感器、拥有数千像素的微量热计与辐射热计阵列正用于若干空间与地面应用开发,包括天体物理、核与粒子物理以及材料科学。共同的必要挑战是开发实用的复用技术,以简化低温与读出系统。尽管正在开发的各种复用方案已取得成功,仍需要新方法以实现更大像素规模和更快传感器(如 HOLMES 所要求的)的扩展,并降低读出成本与复杂度。一种满足所有这些要求的非常新颖的技术基于与射频超导量子干涉器件耦合的超导微波谐振器,其中 TES 输入电流的变化被转换为微波信号相位的变化。本工作中我们介绍该技术的基础、首个双通道读出系统的设计与开发,以及其与专为 HOLMES 设计的首批 TES 探测器的性能。最后一部分我们说明如何将该方法扩展至 1024 像素。
引用
@article{arxiv.1910.05217,
title = {Working principle and demonstrator of microwave-multiplexing for the HOLMES experiment microcalorimeters},
author = {D. T. Becker and D. A. Bennett and M. Biasotti and M. Borghesi and V. Ceriale and M. De Gerone and M. Faverzani and E. Ferri and J. W. Fowler and G. Gallucci and J. D. Gard and A. Giachero and J. P. Hays-Wehle and G. C. Hilton and J. A. B Mates and A. Nucciotti and A. Orlando and G. Pessina and A. Puiu and C. D. Reintsema and D. R. Schmidt and D. S. Swetz and J. N. Ullom and L. R Vale},
journal= {arXiv preprint arXiv:1910.05217},
year = {2019}
}
备注
accepted on JINST