Scientific equipment for the space experiment “Sun-Terahertz”: methods for increasing the frequency selectivity of detectors

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The future space experiment «Sun-Terahertz» is aimed at studying the Sun in the unexplored terahertz range, obtaining new data on the terahertz radiation of the Sun, solar active regions and solar fl ares. The scientific equipment being developed is a set of eight detectors sensitive to radiation of various frequencies in the range 0.4–12.0 THz. In this paper, we consider the expected spectral characteristics of scientific equipment and briefl y describe the method of their experimental verification by installing an additional cutoff filter. Two methods for increasing the frequency selectivity of detectors are considered. To assess the sensitivity of the detectors, an experiment was conducted to measure solar radiation using a single-channel model, which is a complete analogue of the detector of scientific equipment with the ability to replace bandpass terahertz filters. Also, a two-axis rotating platform and a cloud sensor were made for the single-channel model. Based on the results of the experimental verification, conclusions were made about the sensitivity of the detectors of scientific equipment and the possibility of improving the characteristics in terms of frequency selectivity. This article may be useful to experimenters involved in spectrometric scientific devices based on optoacoustic converters (Golay cell) and other sensitive elements.

About the authors

M. V. Philippov

Р.N. Lebedev Physical Institute of the Russian Academy of Sciences

Email: mfilippov@frtk.ru
ORCID iD: 0000-0003-4302-0020

References

  1. Kinnison J., Vaughan R., Hill P., Raouafin., Guo Y. and Pinkine N. Parker Solar Probe: A Mission to Touch the Sun. IEEE Aerospace Conference, 1–14 (2020). https://doi.org/10.1109/AERO47225.2020.9172703
  2. Russell A. Howard, Angelos Vourlidas, Clarence M. Korendyke, et al. The solar and heliospheric imager (SoloHI) instrument for the solar orbiter mission. Proceedings SPIE Optical Engineering + Applications, 2013, San Diego, California, United States, 8862 (2013). https://doi.org/10.1117/12.2027657
  3. Domingo V., Fleck B., Poland A. I. SOHO: The Solar and Heliospheric Observatory. Space Science Reviews, 72, 81–84 (1995). https://doi.org/10.1007/BF00768758
  4. Joseph M. Davila, David M. Rust, Victor J. Pizzo, Paulett C. Liewer. Solar Terrestrial Relations Observatory (STEREO). Proceedings SPIE’s 1996 International Symposium on Optical Science, Engineering, and Instrumentation, 2804 (1996). https://doi.org/10.1117/12.259724
  5. Kaufmann P., White S. M., Marcon R. et al. Bright 30 THz impulsive solar bursts. Journal of Geophysical Research (Space Physics), 120, 4155 (2015). https://doi.org/10.1002/2015JA021313
  6. Калинин Е. В., Филиппов М. В., Махмутов В. С. и др. Исследование температурного эффекта резонансных оптических прерывателей в космической научной аппаратуре. Космические исследования, (1), 3–8 (2021). https://doi.org/10.31857/S0023420621010040
  7. Kaufmann P., Raullin J.-P., de Castro C. G. G. et al. A New Solar burst spectral component emitting only in the terahertz range. Astrophysical Journal, 603, L121–L124 (2004). https://doi.org/10.1086/383186
  8. Kaufmann P., Correia E., Costa J. E. R. et al. Solar burst with millimetre-wave emission at high frequency only. Nature, 313, 380–382 (1985). https://doi.org/10.1038/313380a0
  9. Kaufmann P. Submillimeter/IR solar bursts from high energy electrons. Proceedings AIP conference, 374, 379–392 (1996). https://doi.org/10.1063/1.50945
  10. Kaufmann P., Costa J. E. R., Castro C. G. G., et al. The new submillimeter-wave solar telescope. Proceedings of the 2001 SBMO/IEEE MTT-S International Microwave and Optoelectronics Conference, 439–442 (2001). https://doi.org/10.1109/SBMOMO.2001.1008800
  11. Kaufmann P., Castro C. G. G., Makhmutov V. S. et al. Launch of solar coronal mass ejections and submillimeter pulse bursts. Journal of Geophysical Research, 108(A7), 1280 (2003). https://doi.org/10.1029/2002JA009729
  12. Krucker S., Castro C. G. G., Hudson H. S., et al. Solar fl ares at submillimeter wavelengths. Astron Astrophys Review, 21, 58 (2013). https://doi.org/10.1007/s00159-013-0058-3
  13. Luthi T., Magun A., Miller M. First observation of a solar X-class fl are in the submillimeter range with KOSMA. Astronomy and Astrophysics, 415, 1123–1132 (2004). https://doi.org/10.1051/0004-6361:20034624
  14. Makhmutov V. S., Raulin J. P., Castro C. G. G., Kaufmann P., Correia E. Wavelet decomposition of submillimeter solar radio bursts. Solar Physics, 218, 211–220 (2003). https://doi.org/10.1023/B:SOLA.0000013047.26419.33
  15. Махмутов В. С., Курт В. Г., Юшков Б. Ю. и др. Спектральные особенности высокоэнергичного рентгеновского, гамма-излучения и субмиллиметрового радиоизлучения в импульсной фазе солнечной вспышки. Известия Российской академии наук. Серия физическая, 75(6), 796–799 (2011). https://www.elibrary.ru/nxqnjp
  16. Wedemeyer S., Bastian T., Brajša R. et al. Solar Science with the Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array – A New View of Our Sun. Space Science Reviews, 200, 1–73 (2016). https://doi.org/10.1007/s11214-015-0229-9
  17. Филиппов М. В., Махмутов В. С., Максумов О. С. и др. Блок электроники для научной аппаратуры «СолнцеТерагерц». Приборы и техника эксперимента, (3), 108–117 (2024). https://elibrary.ru/ousxkn
  18. Квашнин А. А., Логачев В. И., Филиппов М. В. и др. Оптическая система прибора для измерения солнечного терагерцового излучения. Космическая техника и технологии, (4(35)), 22–30 (2021). https://elibrary.ru/siartl
  19. Филиппов М. В., Махмутов В. С., Максумов О. С. и др. Исследование температурного эффекта резонансных оптических прерывателей в космической научной аппаратуре. Космическая техника и технологии, (1(40)), 8–18 (2023). https://www.elibrary.ru/wzamjn
  20. Филиппов М. В., Махмутов В. С., Логачев В. И., Разумейко М. В. Расчёт чувствительности детекторов для космического эксперимента «Солнце-Терагерц». Журнал технической физики, 93(9), 1377–1382 (2023). https://doi.org/10.21883/JTF.2023.09.56226.167-23
  21. Филиппов М. В., Логачев В.И., Махмутов В. С. и др. Расчет потоков солнечного терагерцевого излучения, регистрируемого приёмниками научной аппаратуры на борту Международной космической станции. Космическая техника и технологии, (2(45)), 68–83 (2024). https://www.elibrary.ru/xdheun
  22. Филиппов М. В., Махмутов В. С., Разумейко М.В. Научная аппаратура для космического эксперимента «СолнцеТерагерц»: исследование температурного эффекта ячейки Голея. Измерительная техника, 73(3), 20–25 (2024). https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2024-3-20-25
  23. Филиппов М. В., Махмутов В. С., Разумейко М. В. и др. Характеристики и калибровка будущей научной аппаратуры «Солнце-Терагерц». Успехи прикладной физики, 12(4), 361–370 (2024). https://doi.org/10.51368/2307-4469-2024-12-4-361-370
  24. Philippov M. V., Makhmutov V. S., Razumeyko M. V. et al. Method for checking the spectral sensitivity of optical paths of the Sun Terahertz scientific instrumentation in the frequency range 0.4–20 THz. Solar System Research, 59, 26 (2025). https://doi.org/10.1134/S0038094624601683
  25. Angström A. On the counter-radiation of the atmosphere. Meteorologische Zeitschrift, 22(6), 761–769 (2013). https://doi.org/10.1127/0941-2948/2013/0550

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».