UN Détecteur de photons supraconducteur ACHETER
( Superconducting Nanowire Single- Photon Detector ou SNSPD en anglais ) [ 2,3 ]. La Figure 1 présente le principe de fonctionnement de base qui s ’ appuie sur la supraconductivité qui est un phénomène physique qui se manifeste lorsqu ' un matériau conduit l ' électricité sans quasiment aucune résistance électrique . La supraconductivité apparait dans ce type de matériau lorsqu ’ il est refroidi à de très basses températures ( en-dessous de la température critique d ’ apparition de l ’ effet supraconducteur ). Il est à noter à ce stade que l ’ un des intérêts majeurs de ce type de détecteur par rapport aux autres capteurs à base de supraconductivité est que les températures cryogéniques nécessaires sont de l ’ ordre de quelques kelvins et non pas des sub-kelvins qui nécessitent alors de la cryogénie plus complexe et notamment un cryostat à dilution . Ce matériau ( typiquement à base de nitrure de niobium NbN ou d ’ un composé à base de NbN ) va voir les électrons de conduction qui le constituent en l ’ état normal , non-supraconducteur , former des paires d ’ électrons appelées des " paires de Cooper ", qui se déplacent sans résistance ou collisions dans le matériau , donc produisant des courants sans l ’ effet de résistance ohmique . En revanche , ces paires de Cooper peuvent être ‘ cassées ’ par absorption de la lumière et c ’ est là que cet effet physique peut être utilisé pour la détection . Dans la plupart des géométries , un SNSPD utilise un nanofilament ( voir Figure 1-a ) généralement de l ' ordre de quelques dizaines de nanomètres de diamètre et de plusieurs micromètres de long sous forme de méandres pour maximiser la probabilité d ' interaction et donc d ’ absorption avec un photon incident ( la question de la ‘ localisation ’ spatiale de la lumière et donc d ’ un photon unique reste un questionnement profond en physique en général ). Cette géométrie permet d ' augmenter la densité de courant dans le matériau . Lorsqu ' un photon arrive sur le nanofilament supraconducteur , il peut être alors absorbé et il va modifier l ’ état du matériau , provoquant une perturbation locale de l ' état supraconducteur . Cette perturbation crée ce qui est appelée une quasi-particule ( à savoir un électron ou un trou , sachant que les paires de Cooper sur les ‘ vraies ’ particules dans l ’ état supraconducteur où la norme devient ces paires de Cooper et non des charges libres comme les électrons ou les trous habituellement trouvés dans les matériaux qui ne sont pas dans un état supraconducteur ) qui va venir perturber la supraconductivité . Si l ' énergie du photon incident est suffisamment grande , localement le matériau peut passer de l ' état supraconducteur à l ' état normal ( non supraconducteur ), entraînant une résistance locale ( voir
Figure 1 . Principe de fonctionnement d ’ un détecteur SNSPD . Fig . 1-a : courant supraconducteur sans résistance , Fig 1-b : détection d ’ un courant entrainant un point chaud avec modification du courant et Fig . 1-c : rétablissement du courant avec application d ’ une tension .
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