Detector de inductancia cinética

El detector de inductancia cinética (KID), también conocido como detector de inductancia cinética de microondas (MKID), es un tipo de detector de fotones superconductor capaz de contar fotones individuales mientras mide simultáneamente su energía y tiempo de llegada con alta precisión. Fueron desarrollados por primera vez por científicos del Instituto Tecnológico de California y el Laboratorio de Propulsión a Chorro en 2003. ^{[ 1 ]} Estos dispositivos operan a temperaturas criogénicas , generalmente por debajo de 1 kelvin . Se están desarrollando para la detección astronómica de alta sensibilidad para frecuencias que van desde el infrarrojo lejano hasta los rayos X. Los KID son notables como fotosensores que pueden diferenciar las energías de los fotones incidentes, aunque están limitados por la incertidumbre cuántica a una resolución espectral aproximada de R≈100. ^{[ 2 ]}

Los fotones que inciden sobre una tira de material superconductor rompen los pares de Cooper y crean cuasipartículas en exceso . La inductancia cinética de la tira superconductora es inversamente proporcional a la densidad de pares de Cooper, por lo que aumenta al absorber fotones. Esta inductancia se combina con un condensador para formar un resonador de microondas cuya frecuencia de resonancia cambia con la absorción de fotones. Este sistema de lectura basado en resonadores es útil para desarrollar matrices de detectores de gran formato, ya que cada detector puede ser detectado por un único tono de microondas y se pueden medir muchos detectores utilizando un único canal de microondas de banda ancha, una técnica conocida como multiplexación por división de frecuencia . Este cambio en la frecuencia de resonancia también provoca un desfase proporcional a la energía del fotón incidente, que es la principal forma en que se identifican las detecciones.

Los KID se están desarrollando para una variedad de aplicaciones astronómicas , incluyendo la detección de longitudes de onda milimétricas y submilimétricas en el Observatorio Submilimétrico de Caltech , ^{[ 3 ]} el Experimento Atacama Pathfinder (APEX) en el Observatorio Llano de Chajnantor , ^{[ 4 ]} el Observatorio CCAT , el Telescopio Milimétrico Grande y el telescopio IRAM de 30 m . ^{[ 5 ]} También se están desarrollando para la detección óptica y del infrarrojo cercano en el Observatorio Palomar . ^{[ 6 ]} Los KID también han volado en dos telescopios transportados por globos, OLIMPO ^{[ 7 ]} en 2018 y BLAST -TNG ^{[ 8 ]} en 2020. También se prevén para los espectrómetros ^{[ 9 ]} del telescopio planificado PRobe Far-Infrared Mission for Astrophysics (PRIMA), que la NASA seleccionó como uno de los dos posibles futuros telescopios espaciales. ^{[ 10 ]} También son la base de una nueva clase de espectrómetro multiobjeto de alta resolución que reemplazaría el segundo elemento dispersivo de un espectrógrafo echelle y el fotosensor con una matriz KID lineal. ^{[ 11 ]} Los KID también han ganado popularidad como una alternativa más compacta, de menor costo y menos compleja a los sensores de borde de transición . ^{[ 12 ]}

• Inductancia cinética
• Detectores de partículas criogénicas

• Sitio web de SRON sobre detectores de inductancia cinética
• Grupo de investigación del Prof. B. Mazin en la UC Santa Bárbara. Archivado el 3 de diciembre de 2010 en Wayback Machine.
• Vídeo de YouTube sobre inductancia cinética del MIT.
• Champlin, KS; Armstrong, DB; Gunderson, PD (1964). "Inercia de portadores de carga en semiconductores". Actas del IEEE . 52 (6). Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE): 677– 685. Bibcode : 1964IEEEP..52..677C . doi : 10.1109/proc.1964.3049 . ISSN 0018-9219 .