FI114658B - Supraledande antennkopplad hetpunktsmikrobolometer, metoder för dess tillverkning och användning samt ett bolometriskt avbildningsarrangemang - Google Patents

Supraledande antennkopplad hetpunktsmikrobolometer, metoder för dess tillverkning och användning samt ett bolometriskt avbildningsarrangemang Download PDF

Info

Publication number
FI114658B
FI114658B FI20021058A FI20021058A FI114658B FI 114658 B FI114658 B FI 114658B FI 20021058 A FI20021058 A FI 20021058A FI 20021058 A FI20021058 A FI 20021058A FI 114658 B FI114658 B FI 114658B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
antenna
sensitive element
substrate
coupled
heat
Prior art date
Application number
FI20021058A
Other languages
English (en)
Finnish (fi)
Other versions
FI20021058A0 (sv
FI20021058A (sv
Inventor
Arttu Luukanen
Original Assignee
Metorex Internat Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Metorex Internat Oy filed Critical Metorex Internat Oy
Priority to FI20021058A priority Critical patent/FI114658B/sv
Publication of FI20021058A0 publication Critical patent/FI20021058A0/sv
Priority to US10/444,260 priority patent/US7078695B2/en
Priority to AT03396049T priority patent/ATE366916T1/de
Priority to ES03396049T priority patent/ES2288591T3/es
Priority to EP03396049A priority patent/EP1369673B1/en
Priority to DE60314804T priority patent/DE60314804T2/de
Publication of FI20021058A publication Critical patent/FI20021058A/sv
Application granted granted Critical
Publication of FI114658B publication Critical patent/FI114658B/sv

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02Constructional details
    • G01J5/08Optical arrangements
    • G01J5/0837Microantennas, e.g. bow-tie
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/10Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
    • G01J5/20Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors using resistors, thermistors or semiconductors sensitive to radiation, e.g. photoconductive devices

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Claims (18)

1. Antennkopplad mikrobolometerstruktur, omfattande - ett substrat (301), - en antenn (102, 103), som understöds av substratet, och 5. ett värmekänsligt element (101, 305) som har kopplats tili antennen och som har anordnats att omvandla elströmmar som inducerats i antennen tili värme; varvid bade antennen (102, 103) och det värmekänsliga elementet (101, 305) är av ett material som är benäget att uppnä ett supraledande tillständ under en viss kritisk temperatur, 10 kännetecknad av att det värmekänsliga elementet (101, 305) har understöttats pä ett avständ frän substratet (301) och lämnar ett tomt utrymme (306) mellan det värmekänsliga elementet (101, 305) och en yta av substratet (301).
2. Antennkopplad mikrobolometerstruktur enligt patentkrav 1, kännetecknad av att antennen (102, 103) och det värmekänsliga elementet (101, 305) utgör delar av 15 ett kontinuerligt materialskikt (304) som är benäget att uppna ett supraledande tillständ under en viss kritisk temperatur
3. Antennkopplad mikrobolometerstruktur enligt patentkrav 2, kännetecknad av att det kontinuerliga skiktet (304) är väsentligen plant, och att den antennkopplade mikrobolometerstrukturen uppvisar ett mellanskikt (302, 303) mellan substratet ·, 20 (301) och nämnda kontinuerliga skikt (304), vilket mellanskikt uppvisar en öppning (306) mellan det värmekänsliga elementet (101, 305) och substratet (301).
: : 4. Antennkopplad mikrobolometerstruktur enligt patentkrav 3, kännetecknad av ; : att substratet (301) bestär av kisel av hög resistivitet, att antennen (102, 103) och det värmekänsliga elementet (101, 305) bestär av niobium (304) och att nämnda mel-. · “. 25 lanskikt (302, 303) bestär av kiselnitrid.
5. Antennkopplad mikrobolometerstruktur enligt patentkrav 1, kännetecknad av : att antennen uppvisar tvä antenngrenar (102, 103) och att det värmekänsliga ele- mentet (101, 305) utgör en brygga som sammanbinder nämnda tvä antenngrenar . · · -. (102, 103) vid varandra. ’ : 30
6. Antennkopplad mikrobolometerstruktur enligt patentkrav 5, kännetecknad av : att : - nämnda tvä antenngrenar (102, 103) är logaritmiska spiraler vilka vardera uppvi- * * t sar en inre ände och en yttre ände, 114658 - det värmekänsliga elementet (101, 305) kopplar de inre ändama i nämnda logarit-miska spiraler tili varandra, och - den antennkopplade mikrobolometerstrukturen vidare omfattar tvä kopplingsdynor (104, 105) för att upprätta elektriska kontakter tili antennen, av vilka tvä kopplings- 5 dynor (104, 105) vardera har kopplats tili en yttre ände vid en logaritmisk spiral.
7. Antennkopplad mikrobolometerstruktur enligt patentkrav 1, kännetecknad av att den omfattar en SQUID-ström-förförstärkare (603) vilken har kopplats tili antennen (102, 103) för att mätä elströmmar som strömmar genom antennen och det värmekänsliga elementet.
8. Antennkopplad mikrobolometerstruktur enligt patentkrav 7, kännetecknad av att nämnda SQUID-ström-förförstärkare (603) är integrerad pä samma substrat (301) som antennen (102, 103).
9. Antennkopplad mikrobolometerstruktur enligt patentkrav 7, kännetecknad av att nämnda SQUID-ström-förförstärkare (603) befinner sig pä ett separat chip som 15 har fästs vid samma substrat (301) som antennen (102,103).
10. Bolometriskt bildformningsarrangemang, omfattande - en antennkopplad mikrobolometer, omfattande - ett substrat (301), en antenn (102, 103), som understöds av substratet, och ett vär-mekänsligt element (101, 305) som har kopplats tili antennen och som har anordnats ' .: 20 att omvandla elströmmar som induceras i antennen tili värme, av vilka bäde anten- •,: * nen (102, 103) och det värmekänsliga elementet (101, 305) är av ett material som är : ( : benäget att uppnä ett supraledande tillständ under en viss kritisk temperatur, •: *: kännetecknat av att - det värmekänsliga elementet (101, 305) har understöttats pä ett avständ frän sub- . * *. 25 stratet (301) och lämnar ett tomt utrymme (306) mellan det värmekänsliga elemen tet (101, 305) och en yta av substratet (301), och - det bolometriska bildformningsarrangemanget omfattar en vakuumbehällare (801) ‘; för att innesluta den antennkopplade mikrobolometern i en vakuumomgivning och ·;·' en kryostat (802) för att hälla den antennkopplade mikrobolometern under den kri- U : 30 tiska temperaturen.
, 11. Bolometriskt bildformningsarrangemang enligt patentkrav 10, kännetecknat :, ’ · av att det omfattar en SQUID-ström-förförstärkare (603) vilken har kopplats tili den : antennkopplade mikrobolometern (601) för att mätä elströmmar som strömmar ge nom antennen (102, 103) och det värmekänsliga elementet (101, 305). 114658
12. Bolometriskt bildformningsarrangemang enligt patentkrav 11, kännetecknat av att det omfattar: - en bildformningsmatris (800) med ett flertal sinsemellan sammanhörande antenn-kopplade mikrobolometer- och SQUID-ström-förförstärkarpar, pä sä sätt att varje 5 antennkopplat mikrobolometer- och SQUID-ström-förförstärkarpar inom bildform-ningsmatrisen (800) bildar en pixel för att producera ett datavärde som representerar en intensitet av elektromagnetisk straining som detekterats vid pixeln, - läsmultiplexeringsorgan (805) för att selektivt läsa datavärden frän pixlar i bild-formningsmatrisen (800), och 10. styrorgan (806) för att omvandla lasta datavärden tili bilder som representerar för- delningen av detekterad elektromagnetisk straining over bildformningsmatrisen.
13. Bolometriskt bildformningsarrangemang enligt patentkrav 11, kännetecknat av att det omfattar: - en bildformningsmatris (800) med ett flertal antennkopplade mikrobolometrar, pä 15 sä sätt att varje antennkopplad mikrobolometer inom bildformningsmatrisen (800) bildar en pixel för att producera ett datavärde som representerar en intensitet av elektromagnetisk strälning som detekterats vid pixeln, - inom bildformningsmatrisen (800) en SQUID-ström-förförstärkare, och - multiplexeringsorgan för att selektivt koppia utgängar frän pixlar i bildformnings-20 matrisen (800) tili SQUID-ström-förförstärkaren, - läsorgan för att selektivt läsa datavärden frän pixlar i bildformningsmatrisen (800) • ‘ via SQUID-ström-förförstärkaren, och : · - : - styrorgan (806) för att omvandla lasta datavärden tili bilder som representerar för- :: delningen av detekterad elektromagnetisk strälning över bildformningsmatrisen. « · : 25
14. Förfarande för att tillverka en antennkopplad mikrobolometerstruktur, omfat- !..' tande steg i vilka - ett substrat (401) anordnas för strukturen, - en antenn och ett värmekänsligt element som har kopplats tili antennen bildas : ·' (402, 403, 404, 405) pä substratet varvid ett sädant material används som är benäget ;; 30 att uppnä ett supraledande tillständ under en viss kritisk temperatur; * :; kännetecknat av att det omfattar ett steg i vilket material borttages (406) frän ut- .,..: rymmet mellan substratet och det värmekänsliga elementet sä att ett tomt utrymme uppkommer mellan det värmekänsliga elementet och en yta av substratet.
15. Förfarande enligt patentkrav 14, kännetecknat av att 35 - det steg i vilket ett substrat (401) anordnas för strukturen omfattar att en nitriderad skiva av kisel med hög resistivitet anordnas som substrat, 114658 - det steg i vilket en antenn och ett värmekänsligt element bildas (402, 403, 404, 405) pä substratet omfattar användningen av en litografisk process för att producera mönster av ett material som är benäget att uppnä ett supraledande tillständ under en viss kritisk temperatur pä en nitriderad pian yta av nämnda skiva pä sä sätt att anten- 5 nen och det värmekänsliga elementet uppträder som delar av sädana mönster, och - det steg i vilket material borttages frän utrymmet mellan substratet och det värmekänsliga elementet omfattar att nitrid etsas bort frän utrymmet mellan nämnda kisel med hög resistivitet och nämnda värmekänsliga element.
16. Förfarande enligt patentkrav 15, kännetecknat av att under nämnda litografis-10 ka process bildas även en SQUID-ström-förförstärkare pä samma skiva för att bilda organ för att mätä elströmmar som strömmar genom antennen och det värmekänsliga elementet.
17. Förfarande enligt patentkrav 15, kännetecknat av att under nämnda litogra-fiska process bildas även pä samma skiva kopplingsorgan för att tili denna koppia 15 en SQUID-ström-förförstärkare för att bilda organ för att mätä elströmmar som strömmar genom antennen och det värmekänsliga elementet.
18. Förfarande för att detektera elektromagnetisk strälning med en antennkopplad mikrobolometer som omfattar en antenn (102, 103) och ett värmekänsligt element (101, 305) som har kopplats tili antennen och som har anordnats att omvandla el- . v. 20 strömmar som induceras i antennen tili värme, av vilka bade antennen och det vär- • I I mekänsliga elementet är av ett material som är benäget att uppnä ett supraledande » · ’!;. * tillständ under en viss kritisk temperatur, vilket förfarande omfattar steg i vilka: * · ' · · \ - den antennkopplade mikrobolometer ges en förspänning (808), • lt f I - den elström som strömmar genom den antennkopplade mikrobolometem detek-'. i 25 teräs, och •..,: - ett beslut görs vilken del av den detekterade elströmmen härrörde frän elektromag netisk strälning som antennen mottagit; i v: kännetecknat av att det steg i vilket den antennkopplade mikrobolometem ges en :“förspänning omfattar att förspänningen (808) väljes pä sä sätt att den förspännings- 30 inducerade elströmmen genom den antennkopplade mikrobolometem och den el- '···] Ström som den mottagna strälningen inducerat genom den antennkopplade mikro- ‘ * bolometem tillsammans värmer upp det värmekänsliga elementet (101, 305) till- räckligt för att förorsaka att en del av detta förblir i normalt ohmiskt ledande till- *. : ständ. • · ·
FI20021058A 2002-06-03 2002-06-03 Supraledande antennkopplad hetpunktsmikrobolometer, metoder för dess tillverkning och användning samt ett bolometriskt avbildningsarrangemang FI114658B (sv)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20021058A FI114658B (sv) 2002-06-03 2002-06-03 Supraledande antennkopplad hetpunktsmikrobolometer, metoder för dess tillverkning och användning samt ett bolometriskt avbildningsarrangemang
US10/444,260 US7078695B2 (en) 2002-06-03 2003-05-23 Superconducting antenna-coupled hot-spot microbolometer, methods for its manufacture and use, and a bolometric imaging arrangement
AT03396049T ATE366916T1 (de) 2002-06-03 2003-05-27 Supraleitendes, antennengekoppeltes, einen hot- spot aufweisendes mikrobolometer, dessen herstellungsverfahren und gebrauch sowie ein bolometrisches abbildungssystem
ES03396049T ES2288591T3 (es) 2002-06-03 2003-05-27 Un microbolometro superconductor de antena acoplada de punto caliente, metodos para su fabricacion y uso y una disposicion de formacion de imagenes bolometrica.
EP03396049A EP1369673B1 (en) 2002-06-03 2003-05-27 A superconducting antenna-coupled hot-spot microbolometer, methods for its manufacture and use, and a bolometric imaging arrangement
DE60314804T DE60314804T2 (de) 2002-06-03 2003-05-27 Supraleitendes, antennengekoppeltes, einen Hot-Spot aufweisendes Mikrobolometer, dessen Herstellungsverfahren und Gebrauch sowie ein bolometrisches Abbildungssystem

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20021058A FI114658B (sv) 2002-06-03 2002-06-03 Supraledande antennkopplad hetpunktsmikrobolometer, metoder för dess tillverkning och användning samt ett bolometriskt avbildningsarrangemang
FI20021058 2002-06-03

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20021058A0 FI20021058A0 (sv) 2002-06-03
FI20021058A FI20021058A (sv) 2003-12-04
FI114658B true FI114658B (sv) 2004-11-30

Family

ID=8564067

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20021058A FI114658B (sv) 2002-06-03 2002-06-03 Supraledande antennkopplad hetpunktsmikrobolometer, metoder för dess tillverkning och användning samt ett bolometriskt avbildningsarrangemang

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7078695B2 (sv)
EP (1) EP1369673B1 (sv)
AT (1) ATE366916T1 (sv)
DE (1) DE60314804T2 (sv)
ES (1) ES2288591T3 (sv)
FI (1) FI114658B (sv)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7132655B2 (en) * 2002-12-02 2006-11-07 Raytheon Company Passive millimeter wave sensor using high temperature superconducting leads
FR2855609B1 (fr) * 2003-05-26 2005-07-01 Commissariat Energie Atomique Dispositif de detection bolometrique a antenne, a cavite optimisee, pour ondes electromagnetiques millimetriques ou submillimetriques, et procede de fabrication de ce dispositif
WO2006102181A1 (en) * 2005-03-21 2006-09-28 Massachusetts Institute Of Technology (Mit) Real-time, continuous-wave terahertz imaging using a microbolometer focal-plane array
FI117876B (sv) * 2005-05-13 2007-03-30 Valtion Teknillinen Koppling och förfarande för övergångskantsbolometrar
US7610071B2 (en) * 2006-03-27 2009-10-27 Uchicago Argonne, Llc Tunable, superconducting, surface-emitting teraherz source
US7375333B1 (en) * 2006-07-28 2008-05-20 Northrop Grumman Corporation Two stage transformer coupling for ultra-sensitive silicon sensor pixel
FI20080124L (sv) 2008-02-15 2009-08-16 Teknillinen Korkeakoulu Närhets-Josephson-sensor
US8193497B2 (en) * 2010-02-12 2012-06-05 Samsung Electronics Co., Ltd. Near-infrared photodetectors, image sensors employing the same, and methods of manufacturing the same
US8912494B2 (en) * 2011-08-17 2014-12-16 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics Space Administration Apparatus for ultrasensitive long-wave imaging cameras
US8957378B2 (en) 2011-10-02 2015-02-17 International Business Machines Corporation Nano-tip spacers for precise gap control and thermal isolation in MEMS structures
RU2515416C1 (ru) * 2012-11-15 2014-05-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский педагогический государственный университет" Матрица сверхпроводящих детекторов субмиллиметрового и дальнего инфракрасного излучения
US20150241281A1 (en) * 2014-02-27 2015-08-27 International Business Machines Corporation Bolometer device for sensing electromagnetic radiation
US9614270B2 (en) 2015-04-30 2017-04-04 International Business Machines Corporation Superconducting airbridge crossover using superconducting sacrificial material
CA3036945C (en) * 2016-09-14 2023-10-03 Google Llc Reducing dissipation and frequency noise in quantum devices using a local vacuum cavity
US11788893B1 (en) * 2021-04-22 2023-10-17 National Technology & Engineering Solutions Of Sandia, Llc Nanoscale bolometer operating near the thermodynamic limit
US11647673B2 (en) * 2021-06-22 2023-05-09 United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy High-temperature superconducting seebeck nano-scale THz antenna

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3742235A (en) * 1972-03-06 1973-06-26 Gray Tech Ind Inc Bolometric detector utilizing electron paramagnetic resonance
US5090819A (en) * 1990-08-20 1992-02-25 Conductus, Inc. Superconducting bolometer
US5171733A (en) * 1990-12-04 1992-12-15 The Regents Of The University Of California Antenna-coupled high Tc superconducting microbolometer
JPH08500702A (ja) 1992-08-24 1996-01-23 コンダクタス,インコーポレイテッド ペロブスカイト系酸化材料の自立型構造
US5821598A (en) * 1995-02-01 1998-10-13 Research Corporation Technologies, Inc. Uncooled amorphous YBaCuO thin film infrared detector
JP3696352B2 (ja) * 1996-12-17 2005-09-14 三菱電機株式会社 ライフタイム評価用teg
EP0867701A1 (en) 1997-03-28 1998-09-30 Interuniversitair Microelektronica Centrum Vzw Method of fabrication of an infrared radiation detector and more particularly an infrared sensitive bolometer
US6310346B1 (en) * 1997-05-30 2001-10-30 University Of Central Florida Wavelength-tunable coupled antenna uncooled infrared (IR) sensor
FI107407B (sv) 1997-09-16 2001-07-31 Metorex Internat Oy En vid submillimetervåglängden funktionerande avbildningssystem
US6329655B1 (en) * 1998-10-07 2001-12-11 Raytheon Company Architecture and method of coupling electromagnetic energy to thermal detectors
US6292140B1 (en) * 1999-11-03 2001-09-18 Hypres, Inc. Antenna for millimeter-wave imaging and bolometer employing the antenna
US7132655B2 (en) * 2002-12-02 2006-11-07 Raytheon Company Passive millimeter wave sensor using high temperature superconducting leads
FR2855609B1 (fr) * 2003-05-26 2005-07-01 Commissariat Energie Atomique Dispositif de detection bolometrique a antenne, a cavite optimisee, pour ondes electromagnetiques millimetriques ou submillimetriques, et procede de fabrication de ce dispositif

Also Published As

Publication number Publication date
EP1369673A2 (en) 2003-12-10
ES2288591T3 (es) 2008-01-16
EP1369673A3 (en) 2005-05-04
EP1369673B1 (en) 2007-07-11
FI20021058A0 (sv) 2002-06-03
US7078695B2 (en) 2006-07-18
DE60314804D1 (de) 2007-08-23
US20030222217A1 (en) 2003-12-04
FI20021058A (sv) 2003-12-04
ATE366916T1 (de) 2007-08-15
DE60314804T2 (de) 2007-12-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI114658B (sv) Supraledande antennkopplad hetpunktsmikrobolometer, metoder för dess tillverkning och användning samt ett bolometriskt avbildningsarrangemang
Luukanen et al. A superconducting antenna-coupled hot-spot microbolometer
González et al. Antenna-coupled infrared detectors for imaging applications
US7385199B2 (en) Microbolometer IR focal plane array (FPA) with in-situ mirco vacuum sensor and method of fabrication
Nahum et al. Fabrication and measurement of high T/sub c/superconducting microbolometers
Berkowitz et al. Low noise high‐temperature superconducting bolometers for infrared imaging
EP0645001B1 (en) Use of vanadium oxide in microbolometer sensors
JP2003121255A (ja) ボロメータ型赤外線検出器
Ryger et al. Uncooled antenna-coupled microbolometer for detection of terahertz radiation
Baselmans et al. NbN hot electron bolometer mixers: Sensitivity, LO power, direct detection and stability
Scheuring et al. Thin Pr–Ba–Cu–O film antenna-coupled THz bolometers for room temperature operation
Kuzmin et al. TES Bolometers With High-Frequency Readout Circuit
Almasri et al. Uncooled multimirror broad-band infrared microbolometers
Bevilacqua et al. Fast room temperature THz bolometers
JPH05264343A (ja) 遠赤外線分光検出素子
Luukanen et al. A superconducting antenna-coupled microbolometer for THz applications
JP5442648B2 (ja) 赤外線センサ
Cibella et al. Wide dynamic range terahertz detector pixel for active spectroscopic imaging with quantum cascade lasers
Dietlein et al. Performance comparison of Nb and NbN antenna-coupled microbolometers
Shitov et al. Wide-range bolometer with RF readout TES
RU2768987C1 (ru) Криогенный анализатор СВЧ-диапазона
RU2801920C1 (ru) Дифференциальный сверхпроводящий детектор
Osterman et al. Antenna-coupled bolometer with a micromachined-beam thermal link
Delerue et al. YBCO mid-infrared bolometer arrays
Cibella et al. A superconducting bolometer antenna-coupled to terahertz waves

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 114658

Country of ref document: FI

PC Transfer of assignment of patent

Owner name: OXFORD INSTRUMENTS ANALYTICAL OY

Free format text: OXFORD INSTRUMENTS ANALYTICAL OY

PC Transfer of assignment of patent

Owner name: OXFORD INSTRUMENTS TECHNOLOGIES OY

MA Patent expired