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中研院天文所超導元件實驗室主持人為王明杰研究員,實驗室分為三個發展部門

分別為元件設計(Device design)、SIS結製作(SIS unction fabrication)、混頻元件測試(Mixer testing)

 

1.  元件設計:

            超導量子元件:

    超導量子干涉元件(SQUID)是目前應用最廣的超導元件之一,由於其優異的磁場的靈敏度,

                被用在各種測量磁通量變化的設備上,如基礎科學上之材料磁性的研究,醫學上腦波及心臟跳動的

                偵測,軍事用途的大型金屬移動物體的搜索,工業材料的非破壞檢測等方面的應用。我們有興趣的

    是將SQUID加裝在掃描系統上,如此我們可以探測材料磁性的空間分佈。
 

           混頻元件:

      超導混頻元件乃電波天文望遠鏡重要的組件之一,直接影響到天文望遠鏡的性能。性能優異的

    混頻元件需要透過好的設計,精確的製作,與良好的周邊設備配合。由於人力與經驗的關係,我們

    目前並沒有人員專注於混頻元件的設計。但混頻元件設計對於電波天文望遠鏡的發展有重要的地位,這

    部份將是我們未來發展的重點。

    目前我們所製作的次毫米波混頻元件設計有兩部份來源,在低頻頻段部份(200GHz與300GHz),

    我們是將美國史密松天文台Edward Tong博士的設計加以修改,以適合我們目前的製程參數。在高頻

    頻段部份,我們與大陸紫金山天文台史生才博士合作,設計符合 SMA接收機的600GHz及800GHz混

    頻元件。並藉由合作關係,逐漸建立混頻元件設計的能力。

 

2.  SIS結製作:

                 1994年中研院天文所與新竹清華大學齊正中教授及吳茂昆教授合作,在清華大學材料科學中心創建超

          導元件製程實驗室(Superconducting Device Laboratory, SDL)。實驗室成立的先期目標為建立國內低溫超導元

          件製作的能力,製作的主要元件為次毫米波混頻元件,提供中研院天文所次毫米波陣列天文望遠鏡計畫中

          接收機所需的混頻偵測元件。實驗室的整體目標為建立完整的超導元件製程,除了實驗室本身有興趣的超

          導元件之研究外,可以提供國內其他研究單位所需要的超導元件。

                  實驗室的成立之初,缺乏經費與人員,經過幾年的累積,於2000年才將整個製程的設備完成整備。目

          前不但能製作出世界水準的低溫超導SIS約瑟芬結,也製作出200GHz與300GHz頻段的混頻元件,這些元件

          正使用在夏威夷毛那基山上的天文望遠鏡上。目前正積極製作600GHz頻段的混頻元件,同時研發其他超導

          元件。

3.  混頻元件測試:

      混頻元件測試的主要設備放置在中研院天文所(台大凝態物理館內),目的為測試混頻元件的

        實際性能,作為改善設計與製程的資料,並篩檢出性能較好的混頻元件,提供SMA電波天文望遠

        鏡使用。測試設備包含RF的LO信號源(local oscillator),混頻基座(mixer block), 中頻放大器(IF amplifer),

        中頻功率偵測器,冷卻系統及混頻元件偏壓系統。我們的測試系統示意圖如下

                          

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