Однофотонные CMOS-детекторы прошли проверку для обсерватории HWO
Астрофизики представили результаты испытаний однофотонных CMOS-детекторов, которые могут лечь в основу инструментов будущей космической обсерватории Habitable Worlds Observatory (HWO). Эта миссия NASA рассматривается как следующий большой обсерваторный проект, предназначенный для поиска признаков жизни на экзопланетах.
Для достижения такой цели аппарату потребуется исключительная стабильность и рекордная чувствительность детекторов. Однако, как отмечается в статье на arXiv, ни одна существующая технология детекторов пока не удовлетворяет всем требованиям HWO одновременно.
В качестве перспективного направления исследователи рассматривают комплементарные метал-оксид-полупроводниковые (CMOS) детекторы, способные регистрировать одиночные фотоны. В рамках новой работы была проведена характеризация массива таких детекторов с разрешением 9,4 мегапикселя.
Измерения показали тёмный ток на уровне 0,0005 электрона в секунду на пиксель, шум считывания 0,19 электрона на пиксель и пиковую квантовую эффективность 88% на длине волны 485 нм. Также зафиксированы пренебрежимо малые перекрёстные помехи и остаточные изображения.
Эти параметры соответствуют ряду ключевых требований HWO, включая глубокий субэлектронный шум считывания и низкий тёмный ток. По словам авторов, уже сейчас детекторы пригодны для дальнейшей разработки в рамках миссии.
Вместе с тем для полного соответствия спецификациям обсерватории необходимы дополнительные улучшения квантовой эффективности в ультрафиолетовом диапазоне, а также полная квалификация детекторов для длительной работы в космосе.
В исследование также вошло моделирование наблюдений при слабом потоке света с использованием полученных характеристик. Учёные представили дорожную карту развития CMOS-детекторов, направленную на достижение требований HWO, особенно в УФ-области спектра.
Развитие этой технологии приближает момент, когда астрономы смогут получить инструмент, способный напрямую изучать атмосферы экзопланет и искать биомаркеры. Пока это лишь один из возможных путей, но он выглядит многообещающим для будущей флагманской миссии.
