Performance of NbSi transition-edge sensors readout with a 128 MUX factor for the QUBIC experiment

Autor: L. M. Mundo, M. Gómez Berisso, M. Giard, A. Tartari, Nicola Vittorio, A. Mattei, F. Columbro, R. Charlassier, L. Grandsire, A. Mennella, A. Pelosi, M. M. Gamboa Lerena, D. Bennett, Andrei Korotkov, M. González, F. Piacentini, D. Burke, C. Perbost, J. A. Murphy, P. Chanial, E. Olivieri, Damien Rambaud, B. Watson, Giampaolo Pisano, N. Bleurvacq, Maria Salatino, D. Auguste, H. Pastoriza, D. Harari, G. Barbarán, Bruno Maffei, F. Wicek, F. Couchot, L. Dumoulin, Peter A. R. Ade, J. Bonaparte, Giuseppe D'Alessandro, S. Loucatos, A. Gault, A. Lowitz, P. Battaglia, Mark McCulloch, S. Marnieros, P. Ringegni, A. Zullo, G. Amico, D. Viganò, S. Banfi, C. Scóccola, Carole Tucker, Créidhe O'Sullivan, Laurent Bergé, Andrew May, D. Buzi, M. C. Medina, L. Mele, J.-Ph. Bernard, M. Stolpovskiy, M. Piat, Emory F. Bunn, M.-A. Bigot-Sazy, F. Voisin, Bruce Rafael Mellado Garcia, C. Kristukat, O. Perdereau, S. Maestre, Y. Giraud-Héraud, J. D. Murphy, F. Incardona, Alessandro Coppolecchia, F. Suarez, Peter T. Timbie, C. Chapron, Alessandro Schillaci, Alessandro Paiella, W. Marty, G. Polenta, E. Bréelle, A. Fasciszewski, J. Aumont, R. Puddu, S. Spinelli, L. Montier, D. T. Hoang, Massimo Gervasi, Federico Pezzotta, F. Pajot, Elia S. Battistelli, D. Gayer, Simon J. Melhuish, V. Truongcanh, A. Baù, M. Gaspard, J.-P. Thermeau, Luca Lamagna, A. Etchegoyen, Marcin Gradziel, A. Buzzelli, Francesco Cavaliere, Lucio Piccirillo, Marco Bersanelli, J. Kaplan, Mario Zannoni, D. Prêle, Thibaut Louis, Sophie Henrot-Versille, A. Passerini, G. De Gasperis, B. Bélier, S. Scully, S. Vanneste, Victor Haynes, Gregory S. Tucker, M. De Leo, R. Luterstein, M. De Petris, Gustavo E. Romero, P. de Bernardis, J.-Ch. Hamilton, Rocco D'Agostino, E. Jules, Gabriele Coppi, Steve Torchinsky, Silvia Masi, A. Di Donato, X. Garrido, E. Guerrard, Vladimir V. Luković, G. Bordier, Cristian Franceschet, Matthieu Tristram, J. Bonis
Přispěvatelé: AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies [Orsay] (C2N), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Sciences Nucléaires et de Sciences de la Matière (CSNSM), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de l'Accélérateur Linéaire (LAL), Institut d'astrophysique spatiale (IAS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Zmuidzinas, J, Gao, JR, Salatino, M, Suarez, F, Bennett, D, Murphy, J, Ade, P, Thermeau, J, Zullo, A, Zannoni, M, Wicek, F, Watson, B, Vittorio, N, Viganò, D, Vanneste, S, Tucker, G, Tucker, C, Truongcanh, V, Tristam, M, Timbie, P, Tartari, A, Stolpovskiy, M, Spinelli, S, Scully, S, Scóccola, C, Schillaci, A, Romero, G, Ringegni, P, Puddu, R, Polenta, G, Pisano, G, Piccirillo, L, Piacentini, F, Pezzotta, F, Perdereau, O, Perbost, C, Pelosi, A, Pastoriza, H, Passerini, A, Pajot, F, Paiella, A, Olivieri, E, O'Sullivan, C, Mundo, L, Mennella, A, Melhuish, S, Mele, L, Medina, M, Mcculloch, M, May, A, Mattei, A, Masi, S, Maffei, B, Luterstein, R, Lukovic, V, Lowitz, A, Louis, T, Loucatos, S, Lamagna, L, Kristukat, C, Korotkov, A, Kaplan, J, Jules, E, Incardona, F, Haynes, V, Harari, D, Hamilton, J, Guerrard, E, Grandsire, L, Gradziel, M, González, M, Gómez Berisso, M, Giraud-Héraud, Y, Giard, M, Gervasi, M, Gayer, D, Gault, A, Gaspard, M, Garrido, X, García, B, Gamboa, M, Franceschet, C, Fasciszewski, A, Etchegoyen, A, Dumoulin, L, Di Donato, A, De Petris, M, De Leo, M, de Gasperis, G, de Bernardis, P, D’Alessandro, G, D'Agostino, R, Couchot, F, Coppolecchia, A, Coppi, G, Columbro, F, Charlassier, R, Chanial, P, Cavaliere, F, Buzzelli, A, Buzi, D, Burke, D, Bunn, E, Bréelle, E, Bordier, G, Bonis, J, Bonaparte, J, Bleurvacq, N, Bigot-Sazy, M, Bersanelli, M, Bernard, J, Bergé, L, Baù, A, Battistelli, E, Battaglia, P, Barbarán, G, Banfi, S, Aumont, J, Auguste, D, Amico, G, Voisin, F, Henrot-Versillé, S, Torchinsky, S, Rambaud, D, Prêle, D, Piat, M, Montier, L, Marty, W, Marnieros, S, Maestre, S, Hoang, D, Chapron, C, Bélier, B, Zmuidzinas, Jonas, Gao, Jian-Rong, Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National d’Études Spatiales [Paris] (CNES), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2018
Předmět:
the QUBIC experiment
Time-Domain Multiplexing
Integrated circuit
SiGe Application-Specific Integrated Circuit
01 natural sciences
7. Clean energy
Multiplexing
Multiplexer
law.invention
FIS/05 - ASTRONOMIA E ASTROFISICA
Optics
law
Transition-Edge Sensor
0103 physical sciences
Cosmic Microwave Background
Astronomical interferometer
[PHYS.PHYS.PHYS-INS-DET]Physics [physics]/Physics [physics]/Instrumentation and Detectors [physics.ins-det]
010306 general physics
010303 astronomy & astrophysics
Physics
business.industry
Bolometric Interferometry
Detector
Bolometer
Millimeter
Submillimeter
Far-Infrared
Detectors
Instrumentation
Cosmic Microwave Background
CMB instrumentation
SiGe ApplicationSpecific Integrated Circuit
Superconducting QUantum Interference Device
TimeDomain Multiplexing
Electronic
Optical and Magnetic Materials
Condensed Matter Physics
Computer Science Applications1707 Computer Vision and Pattern Recognition
Applied Mathematics
Electrical and Electronic Engineering
Interferometry
Superconducting QUantum Interference Devices
Transition edge sensor
business
[PHYS.ASTR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]
Zdroj: Proc.SPIE Int.Soc.Opt.Eng.
SPIE Astronomical Telescopes + Instrumentation 2018
SPIE Astronomical Telescopes + Instrumentation 2018, Jun 2018, Austin, United States. pp.1070845, ⟨10.1117/12.2312080⟩
DOI: 10.1117/12.2312080⟩
Popis: International audience; QUBIC (the Q and U Bolometric Interferometer for Cosmology) is a ground-based experiment which seeks to improve the current constraints on the amplitude of primordial gravitational waves. It exploits the unique technique, among Cosmic Microwave Background experiments, of bolometric interferometry, combining together the sensitivity of bolometric detectors with the control of systematic effects typical of interferometers. QUBIC will perform sky observations in polarization, in two frequency bands centered at 150 and 220 GHz, with two kilo-pixel focal plane arrays of NbSi Transition-Edge Sensors (TES) cooled down to 350 mK. A subset of the QUBIC instrument, the so called QUBIC Technological Demonstrator (TD), with a reduced number of detectors with respect to the full instrument, will be deployed and commissioned before the end of 2018. The voltage-biased TES are read out with Time Domain Multiplexing and an unprecedented multiplexing (MUX) factor equal to 128. This MUX factor is reached with two-stage multiplexing: a traditional one exploiting Superconducting QUantum Interference Devices (SQUIDs) at 1K and a novel SiGe Application-Specific Integrated Circuit (ASIC) at 60 K. The former provides a MUX factor of 32, while the latter provides a further 4. Each TES array is composed of 256 detectors and read out with four modules of 32 SQUIDs and two ASICs. A custom software synchronizes and manages the readout and detector operation, while the TES are sampled at 780 Hz (100kHz/128 MUX rate). In this work we present the experimental characterization of the QUBIC TES arrays and their multiplexing readout chain, including time constant, critical temperature, and noise properties.
Databáze: OpenAIRE
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