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天线耦合TES阵列的粒子响应:SPIDER实验与实验室研究结果
摘要: 未来的毫米波与亚毫米波空间任务将采用大规模多路复用过渡边缘传感器(TES)测辐射热计阵列。此类仪器必须应对大气层外高能宇宙射线流——这些射线会在测辐射热计数据中引发"毛刺"现象,该问题曾给普朗克卫星测辐射热计的数据分析带来挑战。未来仪器还将面临共享衬底晶圆和多路复用读出线路等额外难题。本研究通过两组数据探究现代TES阵列对太空宇宙射线环境的敏感性:2015年SPIDER宇宙微波背景偏振仪的长航时气球飞行实验数据,以及SPIDER飞行硬件在放射性源实验室环境中的暴露实验数据。我们发现其毛刺发生率可控且持续时间短暂,对SPIDER数据分析影响甚微。通过多探测器符合事件研究,我们限定了能量在衬底内的传播特性,并初步分析了实验室数据中的脉冲波形特征。
关键词: 宇宙微波背景辐射,宇宙射线,测辐射热计,过渡边缘传感器
更新于2025-09-23 15:21:01
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ITER玻尔计端口塞相机系统级设计
摘要: ITER玻尔计诊断系统计划在真空室内布置550条视线(LOS)。其中240个通道由安装在两个上端口和一个赤道端口的摄像机提供。本文阐述了端口摄像机系统级设计的当前进展,以及如何在满足多重竞争性要求的同时实现所有必要摄像机组件的解决方案。传感器支架、支撑结构、根据摄像机类型(针孔或准直器)采用的不同光阑、电缆连接器、陶瓷轨道板及大量矿物绝缘电缆,都必须在受限的空间范围内集成以确保功能正常。文中还将描述内部电气接口和外部机械安装的设计方案。通过一个配备60条LOS的上端口摄像机实例,解释了摄像机组件的组装过程,并对比了热室中远程维护方案目前讨论的两种架构选项。
关键词: 诊断、系统级设计、远程操作、测辐射热计、端口塞相机、国际热核聚变实验堆(ITER)
更新于2025-09-23 15:21:01
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二维材料赋能的纳米机械测辐射热计
摘要: 我们在此描述一种新型长波辐射探测器,该探测器通过机械传感方式在室温下测量光照强度。与半导体测辐射热计相比,我们的纳米机械探测器具有低测量噪声特性,且本质透明、可弯曲。这种固态器件基于二维材料薄膜,该薄膜既作为辐射吸收体,又能在基底-吸收体界面检测机械应变。通过对二维材料特性的优化及新型边缘取向器件结构的实现,我们将探测灵敏度提升至前所未有的3.34×10? cm Hz1/2 W?1,同时具备微米级空间分辨率。这种仅通过液相工艺即可实现的优异性能与简易可扩展制备的结合,展现了该探测器在未来普适化可穿戴电子领域的应用潜力。
关键词: 热膨胀、二硫化钼、红外探测器、石墨烯、测辐射热计
更新于2025-09-23 15:19:57
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[IEEE 2019年第14届工业电子与应用国际会议(ICIEA) - 中国西安(2019年6月19日-2019年6月21日)] 2019年第14届IEEE工业电子与应用国际会议(ICIEA) - 基于光纤激光的输电线路漂浮异物远程清除技术研究与应用
摘要: 我们对室温下由YBaCuO(YBCO)薄膜纳米测辐射热计制成的太赫兹直接探测器进行了响应度和噪声的详细研究。这些YBCO纳米测辐射热计集成了平面螺旋天线,覆盖100 GHz至2 THz的频率范围。探测器在1.6 THz、0.7 THz、400 GHz和100 GHz频率下进行了表征。测得最大电学响应度为70 V/W,最小噪声等效功率(NEP)为50 pW/Hz,而最高光学响应度为45 V/W。纳米测辐射热计中的噪声与器件体积无关,且在给定调制频率和直流电压下保持稳定。
关键词: 室温操作,YBa?Cu?O?(YBCO)薄膜,响应度,太赫兹探测器,测辐射热计
更新于2025-09-19 17:13:59
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[IEEE 2019年第16届第四届光子学国际会议(GFP) - 新加坡, 新加坡 (2019.8.28-2019.8.30)] 2019年IEEE第16届第四届光子学国际会议(GFP) - 基于中红外硅波导的测辐射热计
摘要: 我们展示了基于绝缘体上硅(SOI)平台的首个中红外(MIR)波导式测辐射热计,该器件采用等离子体天线作为吸收元件。在3.8微米波长下,该测辐射热计实现了每毫瓦输入功率引起0.80%电阻变化的灵敏度。
关键词: 测辐射热计、硅光子学、中红外、光学天线
更新于2025-09-16 10:30:52
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[IEEE 2019年第16届研究质量国际会议(QIR):电气与计算机工程国际研讨会 - 印度尼西亚巴东(2019年7月22日-24日)] 2019年第16届研究质量国际会议(QIR):电气与计算机工程国际研讨会 - 钛热敏电阻与加热器室温太赫兹天线耦合微测辐射热计
摘要: 高探测率的室温太赫兹(THz)探测器有望应用于光谱学和成像领域,例如用于安全无损检测、建筑检测、医学和药学中的无创检查。我们研究了在具有MEMS结构的高阻硅(Si)衬底上制造的钛(Ti)热敏电阻和加热器的太赫兹天线耦合测辐射热计,以开发无需冷却的高性能传感器。本文报道了单探测器器件的设计、电磁(EM)和热模拟、制造、太赫兹波测量实验以及性能评估的研究,通过这些研究可以轻松开发大型太赫兹阵列探测器。通过研究采用细曲折线结构的Ti热敏电阻的太赫兹天线耦合测辐射热计,我们实现了优异的性能,其噪声等效功率(NEP)低至10^-11 W/Hz^1/2量级,响应频率达到5.5 kHz。
关键词: 非破坏性、太赫兹(THz)、曲折线、传感、热敏电阻、噪声等效功率(NEP)、电阻温度系数(TCR)、响应度、测辐射热计、室温、非制冷、探测器、阵列
更新于2025-09-16 10:30:52
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[IEEE 2019年春季光子学与电磁学研究研讨会(PIERS-Spring) - 意大利罗马(2019.6.17-2019.6.20)] 2019年春季光子学与电磁学研究研讨会(PIERS-Spring) - 漂移诱导的非互易石墨烯等离子体激元
摘要: 我们对室温下由YBaCuO(YBCO)薄膜纳米测辐射热计制成的太赫兹直接探测器进行了响应度和噪声的详细研究。这些YBCO纳米测辐射热计集成了覆盖100 GHz至2 THz频率范围的平面螺旋天线。探测器在1.6 THz、0.7 THz、400 GHz和100 GHz频率下进行了表征。测得最大电学响应度为70 V/W,最小噪声等效功率(NEP)为50 pW/Hz,而最高光学响应度为45 V/W。纳米测辐射热计中的噪声与器件体积无关,在给定调制频率和直流电压下保持恒定。
关键词: 太赫兹探测器、YBa?Cu?O?(YBCO)薄膜、响应度、室温工作、测辐射热计
更新于2025-09-16 10:30:52
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[IEEE 2019年第16届第四届光子学国际会议(GFP) - 新加坡, 新加坡 (2019.8.28-2019.8.30)] 2019年IEEE第16届第四届光子学国际会议(GFP) - 基于中红外硅波导的测辐射热计
摘要: 我们展示了基于绝缘体上硅(SOI)平台的首个中红外(MIR)波导式测辐射热计,该器件采用等离子体天线作为吸收元件。在3.8微米波长下,该测辐射热计实现了每毫瓦输入功率引起0.80%电阻变化的灵敏度。
关键词: 中红外、硅光子学、测辐射热计、光学天线
更新于2025-09-16 10:30:52
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用于亚毫米波和毫米波偏振探测的悬浮冷却硅测辐射热计的机械建模与特性表征
摘要: 用于空间和天文应用的硅测辐射热计采用标准CMOS-SOI技术制造,目前已成功作为工作在极低温度(通常为0.05-0.1K范围)的低温探测器使用。这些器件具有卓越的电磁吸收能力、高温度灵敏度和低噪声特性。然而,悬空硅测辐射热计的机械行为取决于制造工艺参数,要更好地控制其形变就必须深入理解这些机制。本研究制备了用于毫米波(mm-wave)偏振探测的1200μm和500μm间距硅测辐射热计像素,并在室温和低温环境下研究了其机械行为。 首先基于不同杨氏模量(Ei)和厚度(hi)的多层悬臂测试结构在室温下的模拟与实验形变数据,建立了机械模型。将实际多层悬空结构等效为具有有效杨氏模量(Eeff)、有效厚度(heff)和残余应力(σ0, σ1)的复合层。残余应力值为正值,对应制备多层堆叠中的拉应力。讨论了a-Si钝化层厚度对总应力的影响。该等效模型用于全像素结构模拟,其结果与室温下偏转的光学测量高度吻合。 在低温环境下机械形变难以测量,因此假设缺陷产生的拉残余应力与温度无关,对500μm像素在0.1K温度下的机械行为进行了模拟,获得了良好的机械稳定性。针对该500μm像素的光学性能模拟表明:当光学负载为6×10?1?W时,机械形变导致0.1K温度下的噪声等效功率(NEP)从1.59×10?1?W/Hz1?2恶化至1.05×10?1?W/Hz1?2。
关键词: 多层机械模型,悬臂梁,掺杂硅,有限元法,测辐射热计
更新于2025-09-11 14:15:04
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超导双层(铝/钛)过渡边缘传感器测辐射热计阵列的制备与表征
摘要: 基于氮化硅衬底上铝/钛双层结构实现热连接的四乘四过渡边缘传感器(TES)测辐射热计阵列已完成制备与表征,其无偏置转变温度为1.2开尔文。X射线衍射分析证实该铝/钛双层形成了四方晶系结构。原子力显微镜测得3.11纳米的表面粗糙度相较颗粒尺寸(19.66纳米)可忽略不计,表明表面平整。电阻-温度(R-T)曲线的平滑度与双层传感器表面光洁度相对应,悬空双层TES的超导转变曲线设计为偏置临界温度0.45开尔文且ΔTc=2毫开尔文。此类TES测辐射热计阵列适用于天文观测,广泛用于宇宙微波背景极化探测。
关键词: 原子力显微镜、传感器、测辐射热计、X射线衍射仪、超导隧道结探测器
更新于2025-09-10 09:29:36