Only Perception: NIST 將微感應器與微冰箱湊成很酷的一對

2008-04-17

NIST 將微感應器與微冰箱湊成很酷的一對

NIST Micro Sensor and Micro Fridge Make Cool Pair
http://www.physorg.com/news127494309.html

April 15, 2008

NIST 的研究者在單一微晶片上結合了二種微小但很強大的 NIST 發明，一個低溫感應器（cryogenic sensor，一說是 microcalorimeter）與與一具微冷卻器（microrefrigerator，微冰箱）。這樣的結合為半導體與星塵這類物質更便宜、更簡單與更快速的精確分析，提供了可能性。

如同一篇即將在 Applied Physics Letters 當中刊出的文章所描述，NIST 團隊將一個過渡邊界感應器（transition-edge sensor，TES，一種超導薄膜，能比其他任何裝置更精確地鑑別 X 光特徵）與一種基於一般金屬、絕緣體及超導體的固態冷卻器結合在一起。

這種複合晶片，大約 1/4 英寸見方，達成第一個以微冷卻器冷卻功能完整的偵測器（或任何有用的裝置）。該論文亦報告在一個分離的物體中，由微冷卻器所達成的最大溫度降低：溫度下降了 110 mK，大約是攝氏 1/10 度。

TES 感應器在 100 mK（大約比絕對零度高約攝氏 1/10 度）最為敏感。然而，這些超低溫通常只有龐大、複雜的冷卻器才能辦到。因為 NIST 晶片能提供一些屬於自己的冷卻效果，它能輕易地與更簡單的冷卻器結合，從室溫開始並冷卻到大約 300 mK，領導科學家 Joel Ullom 說。在這種設置中，晶片將提供第二階段的冷卻，從 300 mK 降到運作溫度（100 mK）。

其中一種大有可為的應用是利用 X 光進行更便宜、更簡單的半導體瑕疵分析。一家小公司（譯註：SRON？）為此目的，已將一款早期版本的 TES 技術商業化了。

在另一種應用中，有愈來愈多的天文望遠鏡利用 TES 陣列在毫米波長拍攝早期宇宙的照片。利用 NIST 晶片將降低溫度並增加成像速度，Ullom 說。

※ 相關報導：

＊ High resolution x-ray transition-edge sensor cooled by tunnel junction refrigerators
http://link.aip.org/link/?APPLAB/92/163501/1

N. A. Miller, G. C. O'Neil, J. A. Beall, G. C. Hilton,
K. D. Irwin, D. R. Schmidt, L. R. Vale, and J. N. Ullom
Appl. Phys. Lett. 92, 163501 (2008);
doi: 10.1063/1.2913160