{"id":35461,"date":"2013-11-13T18:28:34","date_gmt":"2013-11-13T15:28:34","guid":{"rendered":"http:\/\/www.fyysika.ee\/uudised\/?p=35461"},"modified":"2013-11-17T00:43:10","modified_gmt":"2013-11-16T21:43:10","slug":"ulijuhtist-pildisensor-mis-tuvastab-parisvarve","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.fyysika.ee\/?p=35461","title":{"rendered":"\u00dclijuhist pildisensor, mis tuvastab p\u00e4risv\u00e4rve"},"content":{"rendered":"

Pea iga inimloodud digitaalne pildiaparaat j\u00e4\u00e4dvustab maailma mustvalgelt. Ava l\u00e4binud footonid ergastavad kaamera sensoris elektrone, tekib valgustatusega v\u00f5rdne elektrilaeng. Kui sissetuleva footoni energia on sensori vastuv\u00f5tul\u00e4ve piires, on tulemus alati sama: piksel muutub valgeks.<\/strong><\/p>\n

\"\"<\/a>

ARCONS spektrofotomeeter.<\/p><\/div>\n

V\u00e4rvide kuvamiseks liidetakse, ka inimese silmas, mitu erineva optilise spektriosa mustvalget pilti. Mustvalgeid pilte tehakse \u00fcldiselt kaht moodi. Esiteks v\u00f5ib pildisensor koosneda eri aladest, millel on ees n\u00e4iteks punane, kollane v\u00f5i sinine v\u00e4rvifilter. Pildistavad k\u00f5ik alad korraga ning v\u00e4rvikuva luuakse filterpiltide summana. Teiseks v\u00f5ib olla sensoreid \u00fcks, ent siis jagatakse soovitud spekter osadeks ning tehakse vastavalt mitu j\u00e4rjestikust kiirpilti.<\/p>\n

Uus ARCONS (Array Camera for Optical to Near Infrared Spectrophotometry<\/em>) l\u00e4heneb probleemile teisiti ning j\u00e4\u00e4dvustab footoni impulsi.<\/p>\n

\u201eOleme p\u00f5him\u00f5tteliselt valmistanud h\u00fcperspektraalse (loe siit<\/a>) videokaamera, milles puuduvad sisemised soojusm\u00fcra allikad,\u201c \u00fctles IEEE Spectrum veebiportaalile antud intervjuus California Santa Barbara \u00dclikooli f\u00fc\u00fcsikaprofessor Ben Mazin. Mazini t\u00f6\u00f6r\u00fchma kuulub Ameerika kosmoseagentuuri NASA, Oxfordi \u00dclikooli ning Fermilabi teadlasi. ARCONS sensorit arendatakse eesk\u00e4tt astronoomilisteks vaatlusteks. \u201eOli aeg, kui toimus \u00fcleminek filmirulliga kaameratelt pooljuhtkaameratele. Annaksin meie saavutusele samav\u00f5rd p\u00f6\u00f6rdelise t\u00e4henduse. ARCONS sensoriga saab ehitada hulgi p\u00f5nevaid teadusinstrumente,\u201c lisas Mazin.<\/p>\n

ARCONS sensori aktiivosa moodustab 60 nanomeetrit (60*10-9<\/sup> m) paks r\u00e4nialusele kasvatatud titaannitriidi (TiN) kiht, millesse on s\u00f6\u00f6vitatud 44×46 piksliga maatriks. Iga piksel on kaetud mikrol\u00e4\u00e4tsega ning varustatud t\u00e4pselt h\u00e4\u00e4lestatud mikrolaineresonaatoriga. Kattel\u00e4\u00e4tse ning sensori vaheosa on vaakumis.<\/p>\n

Katsetes jahutati sensor temperatuurini 0,1 K, olgugi, et \u00fclijuhtiva oleku kriitiline temperatuur algas 1 K juures. Osutus, et l\u00e4mmastiku osaluse v\u00e4hendamine TiN kihis langetas \u00fclijuhtivuse kriitilist temperatuuri ning v\u00e4hendas \u00fchtlasi TiN keelutsooni laiust. Sellega suurenes sensori tundlikkus footonite suhtes. Katsetes oli minimaalne TiN keelutsooni laius kolm suurusj\u00e4rku v\u00e4iksem kui t\u00fc\u00fcpilisel pooljuhil.<\/p>\n

Sensorit tabanud footon l\u00f5hub \u00fclijuhis elektronide Cooperi paare, mis m\u00f5jutab piksli impedantsi ning tekitab voolusignaali. Mida rohkem energiat footonil on, seda rohkem Cooperi paare see l\u00f5hkuda suudab. Voolusignaal muudab omakorda l\u00f5hutud Cooperi paaride arvuga proportsionaalselt piksli resonantsamplituudi ning resonaatori faasi.<\/p>\n

\"\"<\/a>

Kaks pilti kaksikkettaga galaktikast Arp 147. \u00dcleval, vasakus nurgas on Hublle\u2019i kosmoseteleskoobi valev\u00e4rvpilt (pildistatud infrapunaselt ning hiljem korrigeeritud), ning paremal, suurelt, on maapealse 5 m peegliga teleskoobi k\u00fclge kinnitatud ARCONS sensori pilt. Resolutsioonid ei ole k\u00fcll p\u00e4ris v\u00f5rreldavad, ent tegemist on alles protot\u00fc\u00fcpsensoriga. Tuleb ka arvestada, et Hubble asub kosmoses ning puudub atmosf\u00e4\u00e4ri segav m\u00f5ju.<\/p><\/div>\n

Pildistamisel loetakse k\u00f5ik 2024 pikslit korraga. Selleks kasutatakse \u00fche kanaliga nn. mikrolainete impulsskammi. Lugemit saab v\u00f5tta ligikaudu 2500 korda sekundis (2,5 kHz). Sensor v\u00f5ib pildistada lainepikkusvahemikus ultraviolett (100 nm) – infrapunane (alates 5000 nm). Tavalisema digikaamera CCD (Charge Coupled Device<\/em>) pildisensor suudab aga registreerida valgust lainepikkuste vahemikus 300 \u2013 1000 nm ning ainult mustvalgelt.<\/p>\n

Seega on ARCONS videospektroskoopiline sensor, mis ei vaja v\u00e4rvipildi tegemiseks kiire jagamist, v\u00e4rvifiltreid ega sensorv\u00e4lja pikslijadade duplitseerimist. T\u00f6\u00f6r\u00fchma arXiv.org avaldatud artiklis seisab kirjas:\u201cARCONS \u00fclijuhtiv sensor suudab registreerida s\u00fcndmusi \u00fche footoni t\u00e4psusega nii, et vigasid ei esine, samas salvestatakse paari protsendi t\u00e4psusega footoni energia ning mikrosekundi t\u00e4psusega selle saabumise aeg.\u201c<\/p>\n

ARCONS sensorit on katsetatud 5,1 m l\u00e4bim\u00f5\u00f5duga Palomari teleskoobil ning California Lick-i oservatooriumi 3 m teleskoobil. Katsetustel m\u00e4\u00e4rati Krabi udukogu pulsari optiliste ning raadioimpulsside omavaheline seos ning registreeriti 3,07×10-13 <\/sup>t\u00e4psusega kompaktse binaart\u00e4he 28,3 minutilise p\u00f6\u00f6rlemisperioodi k\u00f5ikumine.<\/p>\n

T\u00f6\u00f6r\u00fchm arendab mitut erinevat ARCONS sensori varianti. Nende hulgas on \u00fclijuhtiv tunnelsiirdesensor ning \u00fcleminekutemperatuuri-sensor (Tunnel Junction and Transition Edge sensors, <\/em>loe siit<\/a><\/em>). Artikli j\u00e4rgi on ARCONSi turueelised j\u00e4rgmised:<\/p>\n