Институт физики полупроводников СО РАН разработал высокоэффективные фотокатоды на основе соединения цезий-йод.
Эти устройства станут ключевыми компонентами для перспективного космического телескопа «Спектр-УФ», запуск которого запланирован на 2031 год. Задача телескопа – поиск признаков жизни на других планетах.
Фотокатод — это устройство, преобразующее фотоны (свет) в электроны. Чем выше эффективность фотокатода, тем больше электронов генерируется при попадании света, а значит, тем слабее излучение можно зарегистрировать. Фотокатоды используются для регистрации изображений в вакуумном корпусе, это происходит благодаря объединению фотокатода, умножителя электронов и люминофорного экрана.
«В ходе испытаний наши фотокатоды продемонстрировали квантовый выход в 40%, что вдвое превышает изначально запланированные параметры, – сообщили ТАСС в пресс-службе института. – Это рекордный показатель для фотокатодов такого типа».
Устройства предназначены для регистрации вакуумного ультрафиолета – части электромагнитного спектра, которая практически полностью поглощается атмосферой Земли. Это позволит «Спектру-УФ» получать уникальные данные о Вселенной, недоступные наземным телескопам.
Проект «Спектр-УФ» является важным шагом для российской космической науки и внесет существенный вклад в мировые исследования. Телескоп должен будет заменить в ультрафиолетовом диапазоне знаменитый «Хаббл», который работает на орбите с 1990 года и существенно расширил наши знания о Вселенной.
Расположение «Спектра-УФ» на геостационарной орбите (высота около 35 000 км) даст ему значительное преимущество перед «Хабблом» и наземными обсерваториями. Он будет находиться в 70 раз выше над поверхностью Земли, что позволит избежать влияния земной атмосферы и получать более четкие и полные данные.
Согласно планам, «Спектр-УФ» будет единственным в мире космическим телескопом, собирающим данные в ультрафиолетовом диапазоне, как минимум до 2041 года. Это откроет уникальные возможности для изучения экзопланет, галактик и других астрономических объектов.
Первые попытки создания фотокатодов для астрономических наблюдений относятся к началу XX века. В 1930-е годы были разработаны первые фотоэлектронные умножители (ФЭУ), которые значительно повысили чувствительность приборов. Исследования в области вакуумного ультрафиолета (ВУФ) имеют важное значение для астрофизики, поскольку многие химические элементы и молекулы имеют сильные спектральные линии в этом диапазоне. Изучение ВУФ-излучения позволяет определить химический состав и физические условия в различных астрономических объектах.
По данным NASA, на 2023 год идентифицировано более 5000 экзопланет. Поиск биосигнатур (признаков жизни) в атмосферах этих планет является одной из главных задач современной астробиологии. В частности, наличие таких газов, как кислород, метан и фосфин, может указывать на наличие биологической активности.