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陆军资金研究传感器,“灵敏度高100,000倍”

2020年10月16日通过路加福音詹姆斯

美国陆军研究人员开发了一种新型微波辐射传感器,据称其灵敏度比目前市面上可用的传感器高10万倍。

陆军研究人员已经开发出一种新的微波辐射传感器,据说是灵敏度是目前商用传感器的10万倍

据称是微波辐射计的新微波辐射传感器,导致热成像,无线电通信和电子战中的“显着改善”表示陆军研究人员在期刊上发表了他们的工作自然

陆军研究室的邱乔博士说:“这个项目开发的微波测辐射热仪非常敏感,它能够探测到自然界中最小的一个微波光子。”

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一个大计是一种通过加热材料来测量电磁辐射功率的装置,材料表现出温度-电阻依赖性。迄今为止,它们是红外辐射探测中最敏感的探测器之一,是先进热成像、夜视和红外技术等应用的集成工具。

测辐射热计的概念图

测辐射热计的概念图。图片由伯克利大学

虽然测辐射热计已被证明是红外辐射范围的优秀传感器,但它们的灵敏度不高,响应速度不快,而且在某些设备中,适合于光吸收。

许多研究试图通过减小探测器的尺寸从而增加热响应来获得更高灵敏度的辐射热计。在此过程中,之前的研究发现石墨烯似乎是一种极好的材料。

石墨烯辐射热计传感器

在这项石墨烯测辐射热计的最新研究中,美国陆军团队展示了一种石墨烯微波测辐射热计,它非常敏感,能够探测到单个微波光子,这是自然界中最小的能量,邱解释说。

石墨烯微波辐射计

石墨烯微波辐射热计由陆军研究人员在该项目下开发。它能够探测到单个微波光子,自然界中最小的能量。图片使用的礼貌美国陆军作战能力发展司令部陆军研究办公室

当光子被传感器吸收时,它通过测量温度的上升来检测电磁辐射。这项研究的一个关键创新是通过超导约瑟夫森结(由两个分离的超导电极制成的量子力学装置)来测量温度的升高,同时通过天线保持高微波辐射耦合到石墨烯中。

耦合效率在高灵敏度检测中非常重要,因为每一个光子都是重要的。

特殊乐队结构

除了薄之外,石墨烯的电子在特殊的带结构中,在单个DIRAC点处的价和传导带相遇。“各国的密度在那里消失,使得当电子接收光子能量时,温度升高在散热较小时高,”Kin Chung Fong博士说。

更高灵敏度的辐射热计探测器可以看到新的途径正在探索提高系统的性能,检测电磁信号。邱总结说:“这项技术将有可能为量子传感和雷达等应用提供新的能力,并确保美国陆军在可预见的未来保持频谱优势。”