Transition Edge Sensors (TES) kunnen de energie meten van een enkel röntgenfoton uit bijvoorbeeld een zwart gat, of van zwak infraroodlicht uit baby-planeetstelsels, of de kosmische achtergrondstraling. Ze maken gebruik van een verschijnsel dat optreedt bij temperaturen vlak boven het absolute nulpunt; supergeleiding. Precies op de grens tussen de normale en de supergeleidende toestand, de transition edge, veroorzaakt een kleine verandering in temperatuur een grote verandering in elektrische weerstand. Wanneer een röntgenfoton of een beetje infrarood- of microgolfstraling wordt geabsorbeerd, produceert de resulterende temperatuurstijging een meetbaar elektrisch signaal. Wetenschappers bepalen zo de energie van de binnenkomende straling met hoge precisie.
Microcalorimeters en bolometers
Bij SRON ontwikkelen en verfijnen onderzoekers al sinds de jaren ’90 hun TES-technologie. Voor röntgenastronomie kunnen de TES-microcalorimeters kleine verschillen onderscheiden in de energie van een foton. Vele metingen vormen een spectrum, waarmee astronomen de chemische samenstelling en beweging achterhalen van hete kosmische objecten zoals clusters van sterrenstelsels en zwarte gaten. Voor infrarood- en microgolfastronomie meten TES-bolometers signalen vanuit koude stofwolken en het vroege heelal. Naast de sensoren zelf heeft SRON ook cryogene elektronica en uitleessystemen ontwikkeld die nodig zijn om grote arrays van TES-detectoren efficiënt te laten werken.
Ruimtetoepassingen
TES-technologie opent de deur naar een breed scala aan toepassingen waarin SRON een leidende rol speelt. In het ruimteonderzoek vormen TES-detectoren een hoeksteen van toekomstige missies, zoals de NewAthena röntgentelescoop en de LiteBIRD-missie om de kosmische achtergrondstraling te bestuderen. Op aarde worden soortgelijke detectoren gebruikt voor materiaalanalyse, waarbij elementen worden geïdentificeerd via röntgenspectroscopie. TES-technologie wordt ook onderzocht voor kernfusieonderzoek, om plasma’s te bestuderen in experimentele reactoren. Samen laten deze toepassingen zien hoe SRON’s TES-technologie niet alleen bijdraagt aan het begrijpen van het heelal, maar ook aan het oplossen van problemen dichter bij huis.
