СМИ о нас

Медаль имени Летохова, которую вручает раз в два года Оптическое общество им. Рождественского, – довольно молодая награда. Она была учреждена в 2012-м, и среди её обладателей немало физиков из троицких институтов. Это естественно – ведь выдающийся учёный, замдиректора Института спектроскопии Владилен Степанович Летохов жил и работал в нашем городе. А его работы в области лазерной физики дали начало множеству важных научных направлений и приложений, таких как лазерное разделение изотопов, и продолжаются до сих пор в ИСАНе и других организациях.

Медали присуждаются по двум направлениям исследований: фундаментальным и прикладным. Из 19 конкурсных работ жюри отметило пять: по прикладным исследованиям медали получили Максим Рахлин (ФТИ им. Иоффе, Петербург) и Максим Тригуб (Институт оптики атмосферы, Томск), фундаментальным – Артем Головизин (ФИАН, Москва), Владимир Румянцев (Институт физики микроструктур, Нижний Новгород) и Иван Рыжов (Санкт-Петербургский госуниверситет).

И хотя троичан в этом году среди лауреатов нет, в ИСАНе проходит центральное событие – награждение и семинар, на котором лауреаты рассказывают о своих работах. 23 марта в ИСАНе выступил Владимир Румянцев – кандидат физ.-мат. наук, специалист в области экспериментальной физики полупроводников, один из ведущих молодых физиков-экспериментаторов своего института.

Его работы не являются прямым развитием направлений, начатых Летоховым, но лежат в русле того, чем он активно занимался – теории лазеров. «Исследования оптических свойств дираковских фермионов в наноструктурах Hg(Cd)Te/CdHgTe, представляющих интерес для создания межзонных полупроводниковых лазеров из-за эффективного подавления безызлучательных каналов рекомбинации неравновесных носителей заряда», – гласит анонс доклада. Если просто, Румянцев изучает квантовые явления в наноструктурах ртуть-кадмий-теллур, которые могут быть активной средой для лазеров в среднем и дальнем ИК-диапазоне, прежде всего от 25 до 50 микрон.

«Среди полупроводниковых лазеров, отличающихся своей компактностью, приборов с такими длинами волн сейчас мало, – рассказывает Владимир. – За счёт дизайна структур на наноуровне мы смогли повысить к.п.д. потенциального устройства. Грубо говоря, заставили электроны и дырки в материале вести себя так, как они ведут себя в теории относительности. Была реализована междисциплинарность: то, что хорошо известно в физике частиц, мы реализовали в другом масштабе и в другом исполнении – внутри двумерного полупроводника». Синтезируют нужные структуры в Институте физики полупроводников СО РАН. «Это синергия технологий из Новосибирска, где умеют хорошо растить и контролировать очень тонкие слои, и наших экспериментальных возможностей, методик, подходов», – говорит Румянцев.

Работы носят фундаментальный характер, но уже сейчас переходят в прикладную плоскость. Создаётся прототип прибора, который сможет работать при температурах вблизи комнатной. Лазеры для спектроскопии могут найти применение в астрофизике – для лабораторного моделирования процессов в межзвёздной среде. А основные применения вполне «земные» – например, определение состава выдыхаемого воздуха, мониторинг окружающей среды, анализ нефтепродуктов, выявление утечек газа на магистралях. «Например, можно определять не только качество бензина, но и его марку, и даже завод, где его сделали, – говорит Румянцев. – Или такая задача: у метана есть линия 3,2 микрона, надо сделать датчик, который можно прикрепить на газопровод через каждые 100 м. Есть каскадный лазер, но он стоит 5 тысяч долларов, дорого, а если наш будет 5 тысяч рублей – другое дело! Сильной стороной того, что мы делаем, является принципиальная простота и потенциальная дешевизна».

Перед семинаром директор ИСАНа Виктор Задков вручил Владимиру Румянцеву диплом и медаль, а по завершению гостя пригласили в мемориальный кабинет Летохова. Экскурсию провёл ученик Владилена Степановича, завотделом лазерной спектроскопии Евгений Рябов. «Выдающийся теоретик, хороший организатор, он был генератором идей и имел отличный нюх на всё новое. Про него говорили: very creative!» – рассказывал он.

Летохова не стало в 2009 году, а в кабинете всё, как было при нём. Его труды на многих языках мира, обширная литература, дипломы и награды, в том числе Ленинская премия, подарки и фотографии друзей… Напротив – доска, у которой шли обсуждения. Книжные полки с научными журналами – все могли приходить сюда читать. Небольшая фотоэкспозиция есть у входа в кабинет, да и весь институт наполнен памятью о Летохове. ИСАН выпустил и биографию учёного, её получают в подарок все лауреаты медали. Вручили книгу и Владимиру Румянцеву.

https://троицкинформ.москва/po-puti-letoxova/

Сотрудники Астрокосмического центра ФИАН разработали криогенный гетеродинный приемник излучения для использования на будущей космической обсерватории «Миллиметрон», а также, так и на наземных радиотелескопах. Элементы прибора выполнены из ниобия и охлаждаются жидким гелием, за счет получаемой сверхпроводимости достигается очень высокая чувствительность, частотное разрешение и малые потери сигнала. Приемник способен регистрировать радиосигналы на частотах 220-280 гигагерц.

Millimetron Space Observatory

«Миллиметрон» (или «Спектр-М») будет представлять собой 10-метровый космический телескоп, работающий в миллиметровом и инфракрасном диапазонах длин волн на орбите вокруг точки Лагранжа L₂ в системе Солнце—Земля. Обсерватория может функционировать как одиночная антенна или как интерферометр вместе с наземными телескопами и будет исследовать межзвездную среду, тени черных дыр, спектральные искажения реликтового излучения и далекие галактики. Дата ее запуска в космос пока не определена.

https://nplus1.ru/news/2023/03/29/millimetron-detector

В Астрокосмическом центре Физического института им. П.Н. Лебедева РАН (АКЦ ФИАН) впервые в России создан криогенный приёмник, способный детектировать радиосигналы на частотах 220-280 ГГц. Его крайне высокая квантовая чувствительность и малый уровень потерь сигналов достигаются благодаря охлаждению до сверхнизких температур. В перспективе такие приборы предполагается использовать в работе как наземных, так и космических обсерваторий миллиметрового и субмиллиметрового диапазона.

Миллиметровый диапазон длин волн очень важен для космических исследований. Химия космоса, поиск сложных органических молекул в межзвёздной среде, исследования объектов ранней Вселенной и активных ядер галактик – неполный перечень областей его применения. Именно в миллиметровом диапазоне были получены изображения теней сверхмассивных чёрных дыр в нашей Галактике и в галактике M87. Однако сегодня космос всё ещё недостаточно хорошо изучен в миллиметровом диапазоне (от 30 ГГц до 300 ГГц). Отчасти это связано со сложностью изготовления приёмных антенн и детекторов, работающих на этих длинах волн, отчасти – с малой прозрачностью атмосферы Земли в миллиметровом диапазоне. Поверхность таких антенн должна быть намного более точной по сравнению с обычным радиотелескопом.

Для изготовления детекторов требуются элементы микроскопических размеров, поэтому технологически их изготовление – крайне сложная задача. Только несколько стран в мире способны изготовить миллиметровые приёмники достаточной для космических исследований чувствительности. Теперь в их число уверенно входит и Россия.

Новый российский приёмник работает на частотах 220-280 ГГц (длина волны около 1.2 мм). Для достижения сверхвысокой чувствительности его необходимо охладить до температуры кипения жидкого гелия – 4К. Благодаря столь низким температурам элементы микросхемы прибора, изготовленные из ниобия, переходят в сверхпроводящее состояние. Именно сверхпроводимость и делает параметры нового детектора уникальными. Она позволяет достичь квантовой чувствительности детектора и малых потерь сигналов в соединительных линиях.

«Стандартная полупроводниковая электроника ограничена по скорости и неэффективна для приёма очень слабых терагерцовых сигналов, – пояснил руководитель Лаборатории терагерцовых приборов и технологий АКЦ ФИАН Андрей Худченко. – Поэтому наш новый приёмник работает по гетеродинному принципу. Суть его в том, что измеряемый высокочастотный сигнал сравнивается с сигналом опорного генератора на чувствительном сверхпроводниковом элементе. Результат этого сравнения выпадает на низкие частоты порядка 1 ГГц и без потери качества обрабатывается стандартной электроникой. Более того, гетеродинные приёмники позволяют сохранять информацию как об амплитуде, так и о фазе сигнала. А значит, из телескопов, оснащённых такими приёмниками, можно создать интерферометр».

У детекторов этого типа есть ещё одна полезная особенность. Они обладают сверхвысоким частотным разрешением, что чрезвычайно ценно для космических исследований в миллиметровом диапазоне. Ведь именно здесь сосредоточено колоссальное количество узких спектральных линий, создаваемых сложными молекулами. Эти линии дают уникальную информацию о химическом составе, кинематике и физических параметрах межзвёздной среды.

Созданный в Астрокосмическом центре ФИАН прибор – самый чувствительный приёмник высокого разрешения в своём диапазоне частот на сегодняшний день в нашей стране. Эта разработка стала возможна в результате плодотворного сотрудничества ИРЭ РАН и АКЦ. Все компоненты смесителя, «сердца приёмника», изготовлены в России и соединены в работающий прибор в АКЦ.

Сейчас Лаборатория терагерцовых приборов и технологий продолжает работу по оптимизации приёмника и улучшению его базовых характеристик. В частности, в ближайшее время планируется кратно улучшить его чувствительность за счёт оптимизации параметров туннельных сверхпроводящих наноструктур и конструкции. Также ведётся работа по созданию более сложной и продвинутой модификации приёмника – детектора с разделением боковых полос. Эта версия прибора станет идеальным вариантом для использования как на борту космической обсерватории Миллиметрон, так и на наземных радиоастрономических телескопах.

https://habr.com/ru/news/t/725474/

В Астрокосмическом центре Физического института им. П. Н. Лебедева РАН (АКЦ ФИАН) впервые в России создан криогенный приемник, способный детектировать радиосигналы на частотах 220–280 ГГц. Его крайне высокая квантовая чувствительность и малый уровень потерь сигналов достигаются благодаря охлаждению до сверхнизких температур. В перспективе такие приборы предполагается использовать в работе как наземных, так и космических обсерваторий миллиметрового и субмиллиметрового диапазона.

Приемник с квантовой чувствительностью
Фото: Предоставлено АКЦ ФИАН

Миллиметровый диапазон длин волн очень важен для космических исследований. Химия космоса, поиск сложных органических молекул в межзвездной среде, исследования объектов ранней Вселенной и активных ядер галактик — неполный перечень областей его применения. Именно в миллиметровом диапазоне были получены изображения теней сверхмассивных черных дыр в нашей Галактике и в галактике M87. Однако сегодня космос все еще недостаточно хорошо изучен в миллиметровом диапазоне (от 30 ГГц до 300 ГГц). Отчасти это связано со сложностью изготовления приемных антенн и детекторов, работающих на этих длинах волн, отчасти — с малой прозрачностью атмосферы Земли в миллиметровом диапазоне. Поверхность таких антенн должна быть намного более точной по сравнению с обычным радиотелескопом. Для изготовления детекторов требуются элементы микроскопических размеров, поэтому технологически их изготовление — крайне сложная задача. Только несколько стран в мире способны изготовить миллиметровые приемники достаточной для космических исследований чувствительности. Теперь в их число уверенно входит и Россия.

Новый российский приемник работает на частотах 220–280 ГГц (длина волны — около 1,2 мм). Для достижения сверхвысокой чувствительности его необходимо охладить до температуры кипения жидкого гелия — 4К. Благодаря столь низким температурам элементы микросхемы прибора, изготовленные из ниобия, переходят в сверхпроводящее состояние. Именно сверхпроводимость и делает параметры нового детектора уникальными. Она позволяет достичь квантовой чувствительности детектора и малых потерь сигналов в соединительных линиях.

«Стандартная полупроводниковая электроника ограничена по скорости и неэффективна для приема очень слабых терагерцовых сигналов,— пояснил руководитель лаборатории терагерцовых приборов и технологий АКЦ ФИАН Андрей Худченко.— Поэтому наш новый приемник работает по гетеродинному принципу. Суть его в том, что измеряемый высокочастотный сигнал сравнивается с сигналом опорного генератора на чувствительном сверхпроводниковом элементе. Результат этого сравнения выпадает на низкие частоты порядка 1 ГГц и без потери качества обрабатывается стандартной электроникой. Более того, гетеродинные приемники позволяют сохранять информацию как об амплитуде, так и о фазе сигнала. А значит, из телескопов, оснащенных такими приемниками, можно создать интерферометр».

У детекторов этого типа есть еще одна полезная особенность. Они обладают сверхвысоким частотным разрешением, что чрезвычайно ценно для космических исследований в миллиметровом диапазоне. Ведь именно здесь сосредоточено колоссальное количество узких спектральных линий, создаваемых сложными молекулами. Эти линии дают уникальную информацию о химическом составе, кинематике и физических параметрах межзвездной среды.

Созданный в Астрокосмическом центре ФИАН прибор — самый чувствительный приемник высокого разрешения в своем диапазоне частот на сегодняшний день в нашей стране. Эта разработка стала возможна в результате плодотворного сотрудничества ИРЭ РАН и АКЦ. Все компоненты смесителя, «сердца» приемника, изготовлены в России и соединены в работающий прибор в АКЦ.

Сейчас лаборатория терагерцовых приборов и технологий продолжает работу по оптимизации приемника и улучшению его базовых характеристик. В частности, в ближайшее время планируется кратно улучшить его чувствительность за счет оптимизации параметров туннельных сверхпроводящих наноструктур и конструкции. Также ведется работа по созданию более сложной и продвинутой модификации приемника — детектора с разделением боковых полос. Эта версия прибора станет идеальным вариантом для использования как на борту космической обсерватории «Миллиметрон», так и на наземных радиоастрономических телескопах.

https://www.kommersant.ru/doc/5900102

Как пишет портал «Газета.Ru», исполняющий обязанности заведующего лабораторией терагерцовых приборов и технологий АСЦ ФИАН Андрей Худченко рассказал, что разработанный в России детектор терагерцового излучения для наблюдения за протозвездными облаками имеет толщину меньше человеческого волоса и работает при температурах, близких к нулю.

Человечество освоило практически все диапазоны электромагнитных волн — от километровых радиоволн до гамма-излучения с длиной волны менее нанометра. Однако в этом спектре долгое время существовал «зазор» — не удавалось сконструировать чувствительные и эффективные приборы, работающие в терагерцовом диапазоне (около миллиметровой длины волны). В то же время именно в миллиметровых волнах удобно наблюдать за межзвездной пылью и протозвездными облаками.

Специалисты АСЦ ФИАН впервые в России изготовили детектор на частоту 250 ГГц, чувствительность которого близка к теоретическому пределу. Прежде чем достичь чувствительного элемента, радиоволны должны пройти через ряд вспомогательных устройств.

https://solenka.info/v-fian-rasskazali-gazete-ru-kak-ustroen-chuvstvitelnyj-teragercovyj-detektor-dlja-radioteleskopov.html

В Астрокосмическом центре Физического института им. П.Н. Лебедева РАН (АКЦ ФИАН) впервые в России создан криогенный приёмник, способный детектировать радиосигналы на частотах 220-280 ГГц. Его крайне высокая квантовая чувствительность и малый уровень потерь сигналов достигаются благодаря охлаждению до сверхнизких температур. В перспективе такие приборы предполагается использовать в работе как наземных, так и космических обсерваторий миллиметрового и субмиллиметрового диапазона.

Источник фото: ФИАН

Миллиметровый диапазон длин волн очень важен для космических исследований. Химия космоса, поиск сложных органических молекул в межзвездной среде, исследования объектов ранней Вселенной и активных ядер галактик – неполный перечень областей его применения. Именно в миллиметровом диапазоне были получены изображения теней сверхмассивных черных дыр в нашей Галактике и в галактике M87. Однако сегодня космос все ещё недостаточно хорошо изучен в миллиметровом диапазоне (от 30 ГГц до 300 ГГц). Отчасти это связано со сложностью изготовления приёмных антенн и детекторов, работающих на этих длинах волн, отчасти – с малой прозрачностью атмосферы Земли в миллиметровом диапазоне. Поверхность таких антенн должна быть намного более точной по сравнению с обычным радиотелескопом. Для изготовления детекторов требуются элементы микроскопических размеров, поэтому технологически их изготовление – крайне сложная задача. Только несколько стран в мире способны изготовить миллиметровые приёмники достаточной для космических исследований чувствительности. Теперь в их число уверенно входит и Россия.

Новый российский приёмник работает на частотах 220-280 ГГц (длина волны около 1.2 мм). Для достижения сверхвысокой чувствительности его необходимо охладить до температуры кипения жидкого гелия – 4К. Благодаря столь низким температурам элементы микросхемы прибора, изготовленные из ниобия, переходят в сверхпроводящее состояние. Именно сверхпроводимость и делает параметры нового детектора уникальными. Она позволяет достичь квантовой чувствительности детектора и малых потерь сигналов в соединительных линиях.

«Стандартная полупроводниковая электроника ограничена по скорости и неэффективна для приема очень слабых терагерцовых сигналов, – пояснил руководитель Лаборатории терагерцовых приборов и технологий АКЦ ФИАН Андрей Худченко. – Поэтому наш новый приёмник работает по гетеродинному принципу. Суть его в том, что измеряемый высокочастотный сигнал сравнивается с сигналом опорного генератора на чувствительном сверхпроводниковом элементе. Результат этого сравнения выпадает на низкие частоты порядка 1 ГГц и без потери качества обрабатывается стандартной электроникой. Более того, гетеродинные приёмники позволяют сохранять информацию как об амплитуде, так и о фазе сигнала. А значит, из телескопов, оснащенных такими приемниками, можно создать интерферометр».

У детекторов этого типа есть ещё одна полезная особенность. Они обладают сверхвысоким частотным разрешением, что чрезвычайно ценно для космических исследований в миллиметровом диапазоне. Ведь именно здесь сосредоточено колоссальное количество узких спектральных линий, создаваемых сложными молекулами. Эти линии дают уникальную информацию о химическом составе, кинематике и физических параметрах межзвёздной среды.

Созданный в Астрокосмическом центре ФИАН прибор – самый чувствительный приемник высокого разрешения в своём диапазоне частот на сегодняшний день в нашей стране. Эта разработка стала возможна в результате плодотворного сотрудничества ИРЭ РАН и АКЦ. Все компоненты смесителя, «сердца приемника», изготовлены в России и соединены в работающий прибор в АКЦ.

Сейчас Лаборатория терагерцовых приборов и технологий продолжает работу по оптимизации приёмника и улучшению его базовых характеристик. В частности, в ближайшее время планируется кратно улучшить его чувствительность за счёт оптимизации параметров туннельных сверхпроводящих наноструктур и конструкции. Также ведется работа по созданию более сложной и продвинутой модификации приемника – детектора с разделением боковых полос. Эта версия прибора станет идеальным вариантом для использования как на борту космической обсерватории Миллиметрон, так и на наземных радиоастрономических телескопах.

Информация и фото предоставлены отделом по связям с общественностью ФИАН

https://scientificrussia.ru/articles/v-rossii-sozdan-unikalnyj-detektor-millimetrovogo-diapazona

В Астрокосмическом центре Физического института им. П. Н. Лебедева РАН (АКЦ ФИАН) впервые в России создан криогенный приёмник, способный детектировать радиосигналы на частотах 220–280 ГГц. Его крайне высокая квантовая чувствительность и малый уровень потерь сигналов достигаются благодаря охлаждению до сверхнизких температур. В перспективе такие приборы предполагается использовать в работе как наземных, так и космических обсерваторий миллиметрового и субмиллиметрового диапазона.

Криогенная часть приёмника. Источник: отдел по связям с общественностью ФИАН.

Миллиметровый диапазон длин волн очень важен для космических исследований. Химия космоса, поиск сложных органических молекул в межзвездной среде, исследования объектов ранней Вселенной и активных ядер галактик, – неполный перечень областей его применения. Именно в миллиметровом диапазоне были получены изображения теней сверхмассивных черных дыр в нашей Галактике и в галактике M87. Однако сегодня космос все ещё недостаточно хорошо изучен в миллиметровом диапазоне (от 30 ГГц до 300 ГГц). Отчасти это связано со сложностью изготовления приёмных антенн и детекторов, работающих на этих длинах волн, отчасти – с малой прозрачностью атмосферы Земли в миллиметровом диапазоне. Поверхность таких антенн должна быть намного более точной по сравнению с обычным радиотелескопом. Для изготовления детекторов требуются элементы микроскопических размеров, поэтому технологически их изготовление – крайне сложная задача. Только несколько стран в мире способны изготовить миллиметровые приёмники достаточной для космических исследований чувствительности. Теперь в их число уверенно входит и Россия.

Криогенная часть приёмника. Источник: отдел по связям с общественностью ФИАН.

Новый российский приёмник работает на частотах 220-280 ГГц (длина волны около 1,2 мм). Для достижения сверхвысокой чувствительности его необходимо охладить до температуры кипения жидкого гелия – 4К. Благодаря столь низким температурам элементы микросхемы прибора, изготовленные из ниобия, переходят в сверхпроводящее состояние. Именно сверхпроводимость и делает параметры нового детектора уникальными. Она позволяет достичь квантовой чувствительности детектора и малых потерь сигналов в соединительных линиях.

«Стандартная полупроводниковая электроника ограничена по скорости и неэффективна для приема очень слабых терагерцовых сигналов», – пояснил руководитель Лаборатории терагерцовых приборов и технологий АКЦ ФИАН Андрей Худченко. «Поэтому наш новый приёмник работает по гетеродинному принципу. Суть его в том, что измеряемый высокочастотный сигнал сравнивается с сигналом опорного генератора на чувствительном сверхпроводниковом элементе. Результат этого сравнения выпадает на низкие частоты порядка 1 ГГц и без потери качества обрабатывается стандартной электроникой. Более того, гетеродинные приёмники позволяют сохранять информацию как об амплитуде, так и о фазе сигнала. А значит, из телескопов, оснащенных такими приемниками, можно создать интерферометр».

Криогенная часть приёмника. Источник: отдел по связям с общественностью ФИАН.

У детекторов этого типа есть ещё одна полезная особенность. Они обладают сверхвысоким частотным разрешением, что чрезвычайно ценно для космических исследований в миллиметровом диапазоне. Ведь именно здесь сосредоточено колоссальное количество узких спектральных линий, создаваемых сложными молекулами. Эти линии дают уникальную информацию о химическом составе, кинематике и физических параметрах межзвёздной среды.

Созданный в Астрокосмическом центре ФИАН прибор – самый чувствительный приемник высокого разрешения в своём диапазоне частот на сегодняшний день в нашей стране. Эта разработка стала возможна в результате плодотворного сотрудничества ИРЭ РАН и АКЦ. Все компоненты смесителя, «сердца приемника», изготовлены в России и соединены в работающий прибор в АКЦ.

Криогенная часть приёмника. Источник: отдел по связям с общественностью ФИАН.

Сейчас Лаборатория терагерцовых приборов и технологий продолжает работу по оптимизации приёмника и улучшению его базовых характеристик. В частности, в ближайшее время планируется кратно улучшить его чувствительность за счёт оптимизации параметров туннельных сверхпроводящих наноструктур и конструкции. Также ведется работа по созданию более сложной и продвинутой модификации приемника – детектора с разделением боковых полос. Эта версия прибора станет идеальным вариантом для использования как на борту космической обсерватории «Миллиметрон», так и на наземных радиоастрономических телескопах.

Источник: отдел по связям с общественностью ФИАН.

https://new.ras.ru/activities/news/v-rossii-sozdan-unikalnyy-detektor-millimetrovogo-diapazona/

Криогенная часть приёмника. (Фото: ФИАН)

В Астрокосмическом центре Физического института им. П.Н. Лебедева РАН (АКЦ ФИАН) впервые в России создан криогенный приёмник, способный детектировать радиосигналы на частотах 220-280 ГГц. Его крайне высокая квантовая чувствительность и малый уровень потерь сигналов достигаются благодаря охлаждению до сверхнизких температур. В перспективе такие приборы предполагается использовать в работе как наземных, так и космических обсерваторий миллиметрового и субмиллиметрового диапазона. 

Миллиметровый диапазон длин волн очень важен для космических исследований. Химия космоса, поиск сложных органических молекул в межзвездной среде, исследования объектов ранней Вселенной и активных ядер галактик, – неполный перечень областей его применения. Именно в миллиметровом диапазоне были получены изображения теней сверхмассивных черных дыр в нашей Галактике и в галактике M87. Однако сегодня космос все ещё недостаточно хорошо изучен в миллиметровом диапазоне (от 30 ГГц до 300 ГГц). Отчасти это связано со сложностью изготовления приёмных антенн и детекторов, работающих на этих длинах волн, отчасти – с малой прозрачностью атмосферы Земли в миллиметровом диапазоне. Поверхность таких антенн должна быть намного более точной по сравнению с обычным радиотелескопом. Для изготовления детекторов требуются элементы микроскопических размеров, поэтому технологически их изготовление – крайне сложная задача. Только несколько стран в мире способны изготовить миллиметровые приёмники достаточной для космических исследований чувствительности. Теперь в их число уверенно входит и Россия.

Новый российский приёмник работает на частотах 220-280 ГГц (длина волны около 1.2 мм). Для достижения сверхвысокой чувствительности его необходимо охладить до температуры кипения жидкого гелия – 4К. Благодаря столь низким температурам элементы микросхемы прибора, изготовленные из ниобия, переходят в сверхпроводящее состояние. Именно сверхпроводимость и делает параметры нового детектора уникальными. Она позволяет достичь квантовой чувствительности детектора и малых потерь сигналов в соединительных линиях.

«Стандартная полупроводниковая электроника ограничена по скорости и неэффективна для приема очень слабых терагерцовых сигналов», – пояснил руководитель Лаборатории терагерцовых приборов и технологий АКЦ ФИАН Андрей Худченко. «Поэтому наш новый приёмник работает по гетеродинному принципу. Суть его в том, что измеряемый высокочастотный сигнал сравнивается с сигналом опорного генератора на чувствительном сверхпроводниковом элементе. Результат этого сравнения выпадает на низкие частоты порядка 1 ГГц и без потери качества обрабатывается стандартной электроникой. Более того, гетеродинные приёмники позволяют сохранять информацию как об амплитуде, так и о фазе сигнала. А значит, из телескопов, оснащенных такими приемниками, можно создать интерферометр».

У детекторов этого типа есть ещё одна полезная особенность. Они обладают сверхвысоким частотным разрешением, что чрезвычайно ценно для космических исследований в миллиметровом диапазоне. Ведь именно здесь сосредоточено колоссальное количество узких спектральных линий, создаваемых сложными молекулами. Эти линии дают уникальную информацию о химическом составе, кинематике и физических параметрах межзвёздной среды.

Созданный в Астрокосмическом центре ФИАН прибор – самый чувствительный приемник высокого разрешения в своём диапазоне частот на сегодняшний день в нашей стране. Эта разработка стала возможна в результате плодотворного сотрудничества ИРЭ РАН и АКЦ. Все компоненты смесителя, «сердца приемника», изготовлены в России и соединены в работающий прибор в АКЦ. 

Сейчас Лаборатория терагерцовых приборов и технологий продолжает работу по оптимизации приёмника и улучшению его базовых характеристик. В частности, в ближайшее время планируется кратно улучшить его чувствительность за счёт оптимизации параметров туннельных сверхпроводящих наноструктур и конструкции. Также ведется работа по созданию более сложной и продвинутой модификации приемника – детектора с разделением боковых полос. Эта версия прибора станет идеальным вариантом для использования как на борту космической обсерватории Миллиметрон, так и на наземных радиоастрономических телескопах.

https://www.atomic-energy.ru/news/2023/03/28/133898