Development of microwave kinetic inductance detectors suitable for fast infrared thermography

Анотація

Мікрохвильові детектори, що базуються на зміні кінетичної індуктивності (MKID), поєднують простоту структури, можливість мультиплексування та високу чутливість при виявленні фотонів міліметрового, субміліметрового та оптичного діапазонів. Завдяки цим перевагам MKID зараз успішно використовуються в області астрономії, для якої чутливість є критичним параметром. Досягнення високої чутливості вимагає охолодження детекторів до наднизьких температур (< 0,3 К) та використання тонкоплівкових резонаторів з високими значеннями добротності. Для ширших застосувань, таких як динамічна термографічна візуалізація в медицині та системах безпеки, де інтенсивність фонового випромінювання висока, досягнення високої чутливості є недоцільним, що дозволяє спростити конструкцію шляхом підвищення робочої температури. У статті коротко розглянуто фізичні основи та принципи роботи MKID, включаючи мініатюризацію мікрохвильових резонаторів, необхідну для отримання високої щільності пікселів. З метою визначення резонансної частоти та добротності MKID резонаторів як функції ширини мікросмужкової лінії для різних типів резонаторів було використано числове моделювання. Обговорено властивості надпровідних молібден-ренієвих (Mo–Re) плівок з погляду їх використання як матеріалів детекторів інфрачервоного випромінювання. Дослідження тонкоплівкового фрактального мікросмужкового Mo–Re резонатора при 4,5 К продемонструвало його достатньо високу чутливість та швидку реакцію на інфрачервоне випромінювання.