Studio di bolometri per il lontano infrarosso

Abstract

La regione dello spettro elettromagnetico che si riconduce al terahertz è considerata un'autentica zona di frontiera per differenti ambiti tra i quali, per citarne solo alcuni, la fisica, la chimica, la biologia, la scienza dei materiali, la medicina e l'astrofisica. La tecnologia nella "terahertz gap" è ancora agli inizi, scarse sono le sorgenti in questa regione e per quanto riguarda i rivelatori ancora grossi miglioramenti vanno fatti nell'ottica di ottenere un insieme integrato di rivelatori terahertz sensibili e veloci ma non limitati dal rumore termico di background. E' proprio in questo vivace panorama che si può collocare questo lavoro di tesi. Partendo infatti dal lavoro del gruppo di Pekola durante i tre anni di dottorato è stato messo a punto il processo di fabbricazione dello SHAB (Superconducting Hotspot Airbridge Bolometer), microbolometro superconduttore sensibile alla radiazione elettromagnetica THz. E' stata ottimizzata la sua caratterizzazione elettrica a 4.2 K in elio liquido ed in vuoto ed effettuata una completa caratterizzazione ottica mediante l'utilizzo di un criostato a finestra ottica. L'obiettivo prossimo sarà quello di utilizzare il nostro SHAB per la realizzazione di una fotocamera al terahertz che possa essere inserita in un sistema ottico pensato per applicazioni medicali in cui la sorgente sarà un laser a cascata quantica (QCL). Lo SHAB infatti, caratterizzato dall'estrema flessibilità ad integrarsi in configurazioni costituite da più rivelatori vicini, risulta essere uno dei migliori candidati per tali applicazioni nel panorama dei moderni rivelatori al THz. Altro lavoro svolto in questa tesi è lo studio di bolometri di tipo spiderweb per applicazioni astrofisiche la cui fabbricazione è stata realizzata in collaborazione con l'Univeristy of California Santa Barbara. Particolare interesse in questo contesto è stato rivolto alla criogenia necessaria per la caratterizzazione a 320 mK di tali rivelatori.