¿Qué telescopios utilizaron detectores de inductancia cinética de microondas (MKID) de más de 1000 píxeles para el conteo multiespectral de fotones individuales (tiempo + energía de los fotones)?

Esta excelente respuesta a ¿Cómo sería el instrumento similar a “el próximo GAIA”? ¿Podría ser simplemente una versión ampliada de 3 a 5 veces del mismo hermoso sistema? Vale la pena leerlo detenidamente, pero este y, por supuesto, el documento que cita argumentan esencialmente que el próximo instrumento similar a GAIA probablemente se trasladará más a NIR que una copia ampliada de GAIA actual.

La siguiente imagen muestra el plano focal propuesto de "GaiaNIR" con cortes de longitud de onda larga que van desde 800 a 1600 nm. El límite de longitud de onda corta es de 400 nm para todos.

El documento describe cuatro tecnologías que podrían considerarse para los sensores de imágenes, ya que muchas requieren una sensibilidad muy por encima del límite de banda prohibida del silicio de aproximadamente 1100 nm.

Para completar, aquí están los cuatro, pero mi pregunta se centra en el n. ° 4 (MKID).

1. Una solución híbrida que utiliza una capa detectora HgCdTe NIR pegada a un CCD de Si. La idea es que los fotones se detecten en la capa NIR de la superficie y se transfieran al canal enterrado de Si en cada píxel. La carga se puede mover fácilmente a lo largo de los píxeles en sincronización con la generación de carga, logrando así TDI. Lo que aún no se sabe es qué tan eficientemente se puede transferir la carga desde la capa de detección NIR al Si CCD y si ambos materiales pueden operar a la misma temperatura en un entorno espacial, lo que hace que este desarrollo sea potencialmente complejo.
2. Uso de fotodiodos de avalancha HgCdTe (APD) con capacidad de procesamiento de señales similar a TDI. El desafío aquí es escalar la tecnología existente a matrices de mayor formato y garantizar que la corriente oscura no introduzca ruido no deseado a temperaturas superiores a 100 K. La Universidad Nacional de Australia, en colaboración con Leonardo (Italia), está desarrollando activamente esta tecnología para aplicaciones de astronomía de gran formato. y están dispuestos a participar. El esfuerzo de desarrollo que requieren estos dispositivos no parece excesivo.
3. Los detectores de Ge, debido a la brecha de banda más baja, pueden detectar radiación NIR de longitudes de onda más largas de lo que es posible con los detectores de Si. Claramente, esta tecnología es nueva, pero muchas de las técnicas de fabricación desarrolladas para Si también son aplicables a Ge y se necesita un mayor desarrollo para ver si se pueden usar para capacidades de bajo ruido y NIR visible en matrices de gran formato. Sin embargo, el rango de longitud de onda está limitado a 1600 nm.
4. Los detectores de inductancia cinética de microondas (MKID) son dispositivos refrigerados, multiespectrales, de conteo de fotones individuales, multiplexados, capaces de observar en el UV hasta el IR medio. Miden la energía de cada fotón con una precisión de varios porcentajes y registran el tiempo de llegada con una precisión de 2 microsegundos, lo que los hace ideales para operaciones similares a TDI. Si bien las matrices MKID pequeñas (varios miles de píxeles) son relativamente nuevas, ya se han utilizado en telescopios terrestres, pero avanzar hacia dispositivos espaciales de gigapíxeles es un gran desafío, dado que también requieren enfriamiento activo, lo cual no es deseable.

Esta lista también aparece en la Ref. 109 Actividad Astro2020, Proyecto de Consideración del Estado de la Profesión (APC) White Paper: All-Sky Near Infrared Space Astrometry. Consideraciones sobre el estado de la profesión: desarrollo de detectores NIR de barrido para astronomía .

Pregunta: ¿Qué telescopios terrestres han utilizado detectores de inductancia cinética de microondas (MKID) de mil píxeles para el conteo multiespectral de fotones individuales, midiendo tanto el tiempo de llegada como la energía de los fotones individuales? ¿Qué tan bien se desempeñaron?

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Conjunto de plano focal propuesto y bandas de filtro utilizadas en el estudio GaiaNIR CDF (consulte la página 203 en https://sci.esa.int/s/8a65kZA ). La matriz consta de 60 detectores NIR, dispuestos en 7 filas de exploración transversal y 9 tiras de exploración longitudinal (de las cuales 8 son para el campo astrométrico/fotométrico, divididas en 4 campos fotométricos (es decir, 4 longitudes de onda de corte diferentes, cada una a partir de ∼ 400 nm) La nueva matriz es menos de la mitad del tamaño de Gaia