超導(dǎo)相變邊緣探測器簡稱TES或TES探測器,是一種基于超導(dǎo)現(xiàn)象的熱探測器。
超導(dǎo)相變邊緣探測器通常由輻射吸收體、弱熱連接體、測溫體、熱沉四部分組成,其中弱熱連接體連接著輻射吸收體和熱沉。超導(dǎo)相變邊緣探測器工作流程是輻射吸收體吸收電磁波輻射信號(hào)后溫度發(fā)生改變,測溫體讀出其變化并判斷吸收電磁波的信號(hào)強(qiáng)度。
在可見光/近紅外波段,超導(dǎo)相變邊緣探測器具有高光子數(shù)分辨能力,在X射線等高能波段,超導(dǎo)相變邊緣探測器的能量分辨率極高。但超導(dǎo)相變邊緣探測器也存在時(shí)間抖動(dòng)大、探測速度高、需要極低溫度下工作等問題,應(yīng)用受到一定限制。
根據(jù)新思界產(chǎn)業(yè)研究中心發(fā)布的《
2025-2030年中國超導(dǎo)相變邊緣探測器(TES)行業(yè)應(yīng)用市場需求及開拓機(jī)會(huì)研究報(bào)告》顯示,超導(dǎo)相變邊緣探測器具有能量分辨率和時(shí)間分辨率高、探測效率高、低暗計(jì)數(shù)、低噪聲水平等特點(diǎn),可以應(yīng)用在天文觀測、光子計(jì)數(shù)、量子信息、深空激光通信、生物醫(yī)療、毫米波/微米波檢測、核輻射探測等領(lǐng)域。
美國、荷蘭等歐美發(fā)達(dá)國家超導(dǎo)相變邊緣探測器研究和應(yīng)用起步早,目前已取得重要進(jìn)展和突破,相比之下,我國超導(dǎo)相變邊緣探測器研究基礎(chǔ)較薄弱,研究機(jī)構(gòu)包括中科院紫金山天文臺(tái)、中科院高能物理研究所、中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所等。
超導(dǎo)相變邊緣探測器的研制對(duì)于構(gòu)建先進(jìn)的粒子探測系統(tǒng)具有重大作用。近年來,在國家重大科研儀器設(shè)備研制專項(xiàng)下,我國超導(dǎo)相變邊緣探測器研制也取得了一定成果,如中科院紫金山天文臺(tái)史生才課題組攻克了超導(dǎo)相變邊緣探測器芯片的設(shè)計(jì)、制備與特性表征技術(shù),實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模二維陣列超導(dǎo)探測器芯片技術(shù)的零突破。中科院紫金山天文臺(tái)團(tuán)隊(duì)還提出了探測器與吸收體合二為一的太赫茲波段超導(dǎo)相變邊緣探測器概念,可滿足地面天文觀測的背景極限靈敏度要求。
太赫茲頻段是指介于微波和紅外光之間的電磁波頻段,頻率范圍在0.1-10太赫茲(THz)之間。新思界
行業(yè)分析人士表示,太赫茲具有穿透能力強(qiáng)、光子能量低等特點(diǎn),特別適用于觀測冷暗天體、早期遙遠(yuǎn)天體及被塵埃遮掩天體。超導(dǎo)相變邊緣探測器作為目前國際上主流的太赫茲超導(dǎo)探測器之一,隨著深空探測進(jìn)程推進(jìn),其市場空間將不斷擴(kuò)大。
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