Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek

Werking ontrafeld van onzichtbare detector
1 september 2001
Delftse technologen hebben in een project van NWO-Technologiestichting STW de werking ontrafeld van de hete-elektronenbolometer. De bolometer is een detector die infrarood licht uit de uithoeken van het heelal kan meten. De theorie achter de werking van het apparaat was tot nu toe niet correct.

De bolometer bevat als belangrijkste bestanddeel een stripje van het metaal niobium. Het stripje is tien nanometer dik en enkele tienden micrometers lang. Niobium, een zeldzaam aardmetaal, is een veelgebruikt element in de supergeleiderindustrie. In de bolometer houdt een koeling het stripje constant op -269 graden Celsius. Bij deze temperatuur is het stripje nog net supergeleidend en de weerstand nul.

Als enkele infrarode lichtdeeltjes, bijvoorbeeld uit een uithoek van het heelal, het stripje treffen, stijgt de temperatuur iets. De supergeleiding stopt zodat de weerstand omhoog schiet. Een aan het stripje gekoppelde weerstandsmeter registreert de verandering. Daarna brengt de koeling de temperatuur weer terug zodat het stripje supergeleidend wordt en nieuwe lichtdeeltjes kan opvangen.

De precieze werking van de hete-elektronenbolometer was totnogtoe onduidelijk. Het apparaat werkte, maar de erachter bleek niet correct. Nanotechnologen van de Technische Universiteit Delft kwamen, samen met onderzoekers van SRON, de NWO-Stichting voor Ruimteonderzoek Nederland, met een nieuw concept. Theorie en praktijk stemmen nu beter overeen. Inmiddels nemen onderzoeksgroepen wereldwijd het concept over.

Volgens de nieuwe theorie heeft het midden van het stripje niobium permanent een hogere temperatuur dan de kritische temperatuur. Het midden is dus niet supergeleidend. De uiteinden van het stripje zijn wel koud genoeg en supergeleidend. De onderzoekers vergelijken het warme gebied, de hotspot, met een wak in het ijs. Als de temperatuur van het ijs stijgt, groeit het wak. Stijgt de temperatuur van het stripje, bijvoorbeeld door invallende lichtstralen uit het verre heelal, dan groeit de hotspot.

De nieuwe theorie voorspelt, overigens net als de oude theorie, dat de detector aanzienlijk gevoeliger zou moeten zijn dan de praktijk aangeeft. In vervolgonderzoek willen de onderzoekers hun ideeën over dit 'probleem' aanpakken. Uiteindelijk hopen de onderzoekers dat hun theorie leidt tot een verbeterde detector. Die moet de basis vormen voor de bolometer die in 2007 meegaat in de Herschel ruimtetelescoop, de infrarood tegenhanger van Hubble

De onzichtbare detector meet het onzichtbare infrarood licht uit de uithoeken van het heelal. Er passen meer dan duizend detectoren op een millimeter.

Nadere informatie bij:

* ir. Danny Wilms Floet (Technische Universiteit Delft, Nanofysica, inmiddels werkzaam bij Melles Griot B.V.)
* 06 21 52 52 39 (werk), of 015 278 2600 (secr. promotor prof. dr. ir. Teun Klapwijk)
* e-mail dwilms-floet@mellesgriot.com
* Promotie 4 september

Deel: ' Werking ontrafeld van onzichtbare detector '




Lees ook