EO

Nieuwe meetmethode voor signaalverlies in ver-infrarood instrumenten

07 september 2021 om 12:34 uur

Als je net zorgvuldig je telescoop hebt gericht op een zwak object aan de hemel, wil je niet dat je waardevolle signaal grotendeels verloren gaat op weg van de schotel naar de detector. Maar in het geval van ver-infraroodstraling is het niet gemakkelijk om een signaal efficiënt te transporteren. Sterker nog, het is nog een hele opgave om precies te meten hoeveel signaal er verloren gaat. Wetenschappers van SRON en TU Delft hebben nu een nieuwe, makkelijkere manier gevonden om het signaalverlies te bepalen. Ondertussen hebben ze ook een microstrip ontworpen voor het Deshima-2 instrument dat slechts 1 op 4.900 fotonen verliest.


Het onderzoek is gepubliceerd in Physical Review Applied.

 

De aardatmosfeer blokkeert de meeste straling uit de ruimte, dus astronomen maken graag gebruik van satellieten voor een vrije blik op het heelal. Daar hangt echter een prijskaartje aan, omdat ruimte-instrumenten extreem betrouwbaar en zo klein mogelijk moeten zijn. Ver-infraroodstraling bevat een van de weinige golflengtes die wél door de atmosfeer geraken. Dus als je geïnteresseerd bent in objecten die ver-infraroodstraling uitzenden, zoals planeetstelsels of vroege sterrenstelsels, kun je net zo goed een grondtelescoop bouwen. Daarom hebben de ontwerpers van de Atacama Submillimeter Telescope Experiment (Aste) hun telescoop gewoon op aarde, in Chili geplaatst. Onderzoekers van SRON en TU Delft hebben een ver-infrarood instrument voor Aste ontwikkeld - Deshima - en zijn nu zijn opvolger aan het ontwikkelen samen met andere groepen uit Nederland en Japan: Deshima-2.

 

Signaalverlies beperken

Omdat vroege sterrenstelsels zo ver weg staan en planetenstelsels zo zwak schijnen, moeten we zuinig zijn met het spaarzame licht dat onze telescopen bereikt, zelfs als ze metersbrede schotels hebben. Zodoende probeert het Deshima hardware-team, geleid door Jochem Baselmans, het signaalverlies te beperken. Het inkomende signaal stuitert honderden keren heen en weer voordat het de vereiste afstand heeft afgelegd naar de detector, waarbij het met elke stuit informatie verliest. Dus als je het verlies per stuit weet te beperken, gaat het totale verlies drastisch naar beneden.

 

Voor Deshima-2 heeft het team zich ten doel gesteld om maximaal 0,02% te verliezen per stuit. "Om vroege sterrenstelsels in meer detail te bestuderen hebben we een spectrale resolutie nodig van 500", zegt Baselmans. ‘"n dat geval ben je nog steeds je halve signaal kwijt wanneer het de detector bereikt als je het verlies beperkt tot 0,2% per stuit. We moeten het verlies terugbrengen tot 1 op 5.000, dus 0,02%, om het grootste gedeelte van de opgevangen ruimtestraling te behouden."

 

Microstrip

Het team is er bijna, met een zogenoemde microstrip die het signaal transporteert met een verlies van 1 op 4.900. Het moeilijkste gedeelte was misschien niet eens het bereiken van dat verliesniveau, maar het nauwkeurig meten van het daadwerkelijke verlies. Sebastian Hähnle, die deze meting verrichtte, beschrijft zijn nieuwe meetmethode in Physical Review Applied, waarmee hij instrumentmakers over de hele wereld voor het eerst in staat stelt om de eigenschappen te kennen van de microstrip waar ze aan werken. In de toekomst worden instrumenten steeds complexer, wat de nieuwe methode nog belangrijker maakt.

 

Om een microstrip te definiëren willen wetenschappers het zogenoemde interne verlies weten. Maar als je simpelweg het uitgaande signaal aftrekt van het inkomende signaal, krijg je een combinatie van het interne verlies en het koppelingsverlies, wat plaatsvindt als het signaal stuitert. Dus je moet hier een onderscheid tussen maken. Hähnle heeft nu een nieuwe, makkelijkere manier gevonden om dat te doen. "Met andere methoden moet je weten hoe groot het inkomende, gekalibreerde signaal is. Dat vereist dure en complexe experimenten. Mijn methode heeft dat niet nodig." Hij ontwikkelde een chip met vier microstrips van verschillende lengtes. Hoe langer de microstrip, des te minder het signaal op en neer moet stuiteren om de vereiste afstand af te leggen, dus wordt het koppelingsverlies minder terwijl het interne verlies hetzelfde blijft. Als je nu het totale verlies van alle vier microstrips vergelijkt, kun je voor elk het interne verlies afleiden.

 

Gerelateerd nieuws

Wiskundige doorbraak maakt chips factor 1000 energiezuiniger

Wiskundige doorbraak maakt chips factor 1000 energiezuiniger

Een wiskundige doorbraak van Centrum Wiskunde & Informatica (CWI) laat neuromorfe chip hartafwijkingen, spraak en handgebaren tot duizendmaal energiezuiniger herkennen. Zulke energiezuinige AI-chips zijn ideaal voor…

Een gevoelige manier om transistordefecten te detecteren

Een gevoelige manier om transistordefecten te detecteren

Onderzoekers van het National Institute of Standards and Technology (NIST) en de Pennsylvania State University hebben een nieuwe, zeer gevoelige methode bedacht en getest voor het detecteren en tellen van defecten in…

Spectrale resolutie van supergeleidende enkel-foton-detectoren meer dan verdubbeld

Spectrale resolutie van supergeleidende enkel-foton-detectoren meer dan verdubbeld

Wetenschappers gebruiken supergeleidende detectoren (MKIDs) om losse fotonen vanaf exoplaneten in te vangen. MKIDs monitoren continu hun eigen kinetische inductie, die afhangt van de energie van een invallend foton. SRON…

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

Elobau Benelux BV *
Elobau Benelux BV *

creating sustainable solutions

Güdel Benelux
Güdel Benelux

Lineaire aandrijf componenten en oplossingen

Orfa Visser BV
Orfa Visser BV

Gespecialiseerd in Forceren, Dieptrekken, Flenswalsen, Lassen en Apparatenbouw.

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

21 oktober 2021, online

Altair Future.Industry Experience

Over ontwikkelingen in de maakindustrie.

10 november 2021

Google Innovation Bootcamp

Een online internationaal evenement op het gebied van infra, data en workspace.

10 november 2021

Precisiebeurs

Het jaarlijkse ontmoetingsmoment voor professionals uit de precisietechnologie.

Meer agendapunten »