1. Performance of NbSi transition-edge sensors readout with a 128 MUX factor for the QUBIC experiment
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L. M. Mundo, M. Gómez Berisso, M. Giard, A. Tartari, Nicola Vittorio, A. Mattei, F. Columbro, R. Charlassier, L. Grandsire, A. Mennella, A. Pelosi, M. M. Gamboa Lerena, D. Bennett, Andrei Korotkov, M. González, F. Piacentini, D. Burke, C. Perbost, J. A. Murphy, P. Chanial, E. Olivieri, Damien Rambaud, B. Watson, Giampaolo Pisano, N. Bleurvacq, Maria Salatino, D. Auguste, H. Pastoriza, D. Harari, G. Barbarán, Bruno Maffei, F. Wicek, F. Couchot, L. Dumoulin, Peter A. R. Ade, J. Bonaparte, Giuseppe D'Alessandro, S. Loucatos, A. Gault, A. Lowitz, P. Battaglia, Mark McCulloch, S. Marnieros, P. Ringegni, A. Zullo, G. Amico, D. Viganò, S. Banfi, C. Scóccola, Carole Tucker, Créidhe O'Sullivan, Laurent Bergé, Andrew May, D. Buzi, M. C. Medina, L. Mele, J.-Ph. Bernard, M. Stolpovskiy, M. Piat, Emory F. Bunn, M.-A. Bigot-Sazy, F. Voisin, Bruce Rafael Mellado Garcia, C. Kristukat, O. Perdereau, S. Maestre, Y. Giraud-Héraud, J. D. Murphy, F. Incardona, Alessandro Coppolecchia, F. Suarez, Peter T. Timbie, C. Chapron, Alessandro Schillaci, Alessandro Paiella, W. Marty, G. Polenta, E. Bréelle, A. Fasciszewski, J. Aumont, R. Puddu, S. Spinelli, L. Montier, D. T. Hoang, Massimo Gervasi, Federico Pezzotta, F. Pajot, Elia S. Battistelli, D. Gayer, Simon J. Melhuish, V. Truongcanh, A. Baù, M. Gaspard, J.-P. Thermeau, Luca Lamagna, A. Etchegoyen, Marcin Gradziel, A. Buzzelli, Francesco Cavaliere, Lucio Piccirillo, Marco Bersanelli, J. Kaplan, Mario Zannoni, D. Prêle, Thibaut Louis, Sophie Henrot-Versille, A. Passerini, G. De Gasperis, B. Bélier, S. Scully, S. Vanneste, Victor Haynes, Gregory S. Tucker, M. De Leo, R. Luterstein, M. De Petris, Gustavo E. Romero, P. de Bernardis, J.-Ch. Hamilton, Rocco D'Agostino, E. Jules, Gabriele Coppi, Steve Torchinsky, Silvia Masi, A. Di Donato, X. Garrido, E. Guerrard, Vladimir V. Luković, G. Bordier, Cristian Franceschet, Matthieu Tristram, J. Bonis, AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies [Orsay] (C2N), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Sciences Nucléaires et de Sciences de la Matière (CSNSM), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de l'Accélérateur Linéaire (LAL), Institut d'astrophysique spatiale (IAS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Zmuidzinas, J, Gao, JR, Salatino, M, Suarez, F, Bennett, D, Murphy, J, Ade, P, Thermeau, J, Zullo, A, Zannoni, M, Wicek, F, Watson, B, Vittorio, N, Viganò, D, Vanneste, S, Tucker, G, Tucker, C, Truongcanh, V, Tristam, M, Timbie, P, Tartari, A, Stolpovskiy, M, Spinelli, S, Scully, S, Scóccola, C, Schillaci, A, Romero, G, Ringegni, P, Puddu, R, Polenta, G, Pisano, G, Piccirillo, L, Piacentini, F, Pezzotta, F, Perdereau, O, Perbost, C, Pelosi, A, Pastoriza, H, Passerini, A, Pajot, F, Paiella, A, Olivieri, E, O'Sullivan, C, Mundo, L, Mennella, A, Melhuish, S, Mele, L, Medina, M, Mcculloch, M, May, A, Mattei, A, Masi, S, Maffei, B, Luterstein, R, Lukovic, V, Lowitz, A, Louis, T, Loucatos, S, Lamagna, L, Kristukat, C, Korotkov, A, Kaplan, J, Jules, E, Incardona, F, Haynes, V, Harari, D, Hamilton, J, Guerrard, E, Grandsire, L, Gradziel, M, González, M, Gómez Berisso, M, Giraud-Héraud, Y, Giard, M, Gervasi, M, Gayer, D, Gault, A, Gaspard, M, Garrido, X, García, B, Gamboa, M, Franceschet, C, Fasciszewski, A, Etchegoyen, A, Dumoulin, L, Di Donato, A, De Petris, M, De Leo, M, de Gasperis, G, de Bernardis, P, D’Alessandro, G, D'Agostino, R, Couchot, F, Coppolecchia, A, Coppi, G, Columbro, F, Charlassier, R, Chanial, P, Cavaliere, F, Buzzelli, A, Buzi, D, Burke, D, Bunn, E, Bréelle, E, Bordier, G, Bonis, J, Bonaparte, J, Bleurvacq, N, Bigot-Sazy, M, Bersanelli, M, Bernard, J, Bergé, L, Baù, A, Battistelli, E, Battaglia, P, Barbarán, G, Banfi, S, Aumont, J, Auguste, D, Amico, G, Voisin, F, Henrot-Versillé, S, Torchinsky, S, Rambaud, D, Prêle, D, Piat, M, Montier, L, Marty, W, Marnieros, S, Maestre, S, Hoang, D, Chapron, C, Bélier, B, Zmuidzinas, Jonas, Gao, Jian-Rong, Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National d’Études Spatiales [Paris] (CNES), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, and PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)
- Subjects
the QUBIC experiment ,Time-Domain Multiplexing ,Integrated circuit ,SiGe Application-Specific Integrated Circuit ,01 natural sciences ,7. Clean energy ,Multiplexing ,Multiplexer ,law.invention ,FIS/05 - ASTRONOMIA E ASTROFISICA ,Optics ,law ,Transition-Edge Sensor ,0103 physical sciences ,Cosmic Microwave Background ,Astronomical interferometer ,[PHYS.PHYS.PHYS-INS-DET]Physics [physics]/Physics [physics]/Instrumentation and Detectors [physics.ins-det] ,010306 general physics ,010303 astronomy & astrophysics ,Physics ,business.industry ,Bolometric Interferometry ,Detector ,Bolometer ,Millimeter, Submillimeter, Far-Infrared, Detectors, Instrumentation, Cosmic Microwave Background ,CMB instrumentation ,SiGe ApplicationSpecific Integrated Circuit ,Superconducting QUantum Interference Device ,TimeDomain Multiplexing ,Electronic, Optical and Magnetic Materials ,Condensed Matter Physics ,Computer Science Applications1707 Computer Vision and Pattern Recognition ,Applied Mathematics ,Electrical and Electronic Engineering ,Interferometry ,Superconducting QUantum Interference Devices ,Transition edge sensor ,business ,[PHYS.ASTR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph] - Abstract
International audience; QUBIC (the Q and U Bolometric Interferometer for Cosmology) is a ground-based experiment which seeks to improve the current constraints on the amplitude of primordial gravitational waves. It exploits the unique technique, among Cosmic Microwave Background experiments, of bolometric interferometry, combining together the sensitivity of bolometric detectors with the control of systematic effects typical of interferometers. QUBIC will perform sky observations in polarization, in two frequency bands centered at 150 and 220 GHz, with two kilo-pixel focal plane arrays of NbSi Transition-Edge Sensors (TES) cooled down to 350 mK. A subset of the QUBIC instrument, the so called QUBIC Technological Demonstrator (TD), with a reduced number of detectors with respect to the full instrument, will be deployed and commissioned before the end of 2018. The voltage-biased TES are read out with Time Domain Multiplexing and an unprecedented multiplexing (MUX) factor equal to 128. This MUX factor is reached with two-stage multiplexing: a traditional one exploiting Superconducting QUantum Interference Devices (SQUIDs) at 1K and a novel SiGe Application-Specific Integrated Circuit (ASIC) at 60 K. The former provides a MUX factor of 32, while the latter provides a further 4. Each TES array is composed of 256 detectors and read out with four modules of 32 SQUIDs and two ASICs. A custom software synchronizes and manages the readout and detector operation, while the TES are sampled at 780 Hz (100kHz/128 MUX rate). In this work we present the experimental characterization of the QUBIC TES arrays and their multiplexing readout chain, including time constant, critical temperature, and noise properties.
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- 2018
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