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超快高敏光电探测器问世 用于安检及生化武器探测

时间:2019-06-20 07:29 来源:未知 作者:admin 阅读:

  6月4日报道,美国马里兰大学纳米物理和先进质料中央的研究职员开发出一种新型热电子辐射热丈量计,这种红外光敏探测器能普遍应用于生化武器的远距离探测、机场安检扫描仪等宁静成像手艺领域,并促进对于宇宙结构的研究等。相关研究陈诉揭晓在6月3日出书的《自然·纳米手艺》杂志上。

  科学家使用双层石墨烯研发了这款辐射热丈量计。石墨烯具有完全零能耗的带隙,因此其能吸收任何能量形式的光子,特殊是能量极低的光子,如太赫兹或红外及亚毫米波等。所谓光子带隙是指某一频率规模的波不能在此周期性结构中流传,即这种结构自己存在“禁带”。光子带隙结构能使某些波段的电磁波完全不能在其中流传,于是在频谱上形成带隙。

  而石墨烯的另一特征也使其十分适互助为光子吸收器:吸收能量的电子仍能保持自身的高效,不会由于质料原子的振动而损失能量。同时,这一特征还使得石墨烯具有极低的电阻。研究职员正是基于石墨烯的这两种特征设计出了热电子辐射热丈量计,它能通过丈量电阻的转变而事情,这种转变是由电子吸光之后自身变热所致。

  通常来说,石墨烯的电阻险些不受温度的影响,并不适用于辐射热丈量计。因此研究职员接纳了一种特殊的技巧:当双层石墨烯袒露于电场时,其具有一个巨细适中的带隙,既可将电阻和温度联系起来,又可保持其吸收低能量红外光子的能力。

  研究职员发现,在5开氏度的情形下,新型辐射热丈量计可到达与现有辐射热丈量计一律的敏捷度,但速率可增快1000多倍。他们推测其可在更低的温度下,逾越现在所有的探测手艺。

  新装置作为快速、敏感、低噪声的亚毫米波探测器尤具远景。亚毫米波的光子由相对凉爽的星际分子所发出,因此很难被探测到。通过视察这些星际分子云,天文学家能够研究恒星和星系形成的早期阶段。而敏感的亚毫米波探测器能资助构建新的天文台,确定十分遥远的年轻星系的红移和质量,从而推进有关暗能量和宇宙结构生长的研究。

  虽然一些挑战仍然存在,好比双层石墨烯只能吸收很少部门的入射光,这使得新型辐射热丈量计要比使用其他质料的类似装备具备更高的电阻,因而很难在高频下正常事情,但研究职员称,他们正在起劲革新自身的设计以战胜上述难题,其亦对石墨烯作为光电探测质料的灼烁远景抱有极大信心。

超快高敏光电探测器问世 用于安检及生化武器探测

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