BICEP Array: 150 GHz detector module development - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue J.Low Temp.Phys. Année : 2023

BICEP Array: 150 GHz detector module development

A. Schillaci
  • Fonction : Auteur
P.A.R. Ade
  • Fonction : Auteur
Z. Ahmed
  • Fonction : Auteur
M. Amiri
  • Fonction : Auteur
D. Barkats
  • Fonction : Auteur
R. Basu Thakur
  • Fonction : Auteur
C.A. Bischoff
  • Fonction : Auteur
D. Beck
J.J. Bock
  • Fonction : Auteur
V. Buza
  • Fonction : Auteur
J. Cheshire
  • Fonction : Auteur
J. Connors
  • Fonction : Auteur
J. Cornelison
  • Fonction : Auteur
M. Crumrine
  • Fonction : Auteur
A. Cukierman
  • Fonction : Auteur
E. Denison
  • Fonction : Auteur
M. Dierickx
  • Fonction : Auteur
M. Eiben
  • Fonction : Auteur
S. Fatigoni
  • Fonction : Auteur
J.P. Filippini
  • Fonction : Auteur
C. Giannakopoulos
  • Fonction : Auteur
N. Goeckner-Wald
  • Fonction : Auteur
D. Goldfinger
  • Fonction : Auteur
J.A. Grayson
  • Fonction : Auteur
P. Grimes
  • Fonction : Auteur
G. Hall
  • Fonction : Auteur
G. Halal
  • Fonction : Auteur
M. Halpern
  • Fonction : Auteur
E. Hand
  • Fonction : Auteur
S. Harrison
  • Fonction : Auteur
S. Henderson
  • Fonction : Auteur
S.R. Hildebrandt
  • Fonction : Auteur
G.C. Hilton
  • Fonction : Auteur
J. Hubmayr
  • Fonction : Auteur
H. Hui
  • Fonction : Auteur
K.D. Irwin
  • Fonction : Auteur
J. Kang
  • Fonction : Auteur
K.S. Karkare
  • Fonction : Auteur
S. Kefeli
  • Fonction : Auteur
J.M. Kovac
  • Fonction : Auteur
C.L. Kuo
  • Fonction : Auteur
K. Lau
  • Fonction : Auteur
E.M. Leitch
  • Fonction : Auteur
A. Lennox
  • Fonction : Auteur
K.G. Megerian
  • Fonction : Auteur
O.Y. Miller
  • Fonction : Auteur
L. Minutolo
  • Fonction : Auteur
L. Moncelsi
  • Fonction : Auteur
Y. Nakato
  • Fonction : Auteur
T. Namikawa
  • Fonction : Auteur
H.T. Nguyen
  • Fonction : Auteur
R. O'Brient
  • Fonction : Auteur
S. Palladino
  • Fonction : Auteur
M. Petroff
  • Fonction : Auteur
N. Precup
  • Fonction : Auteur
C. Pryke
  • Fonction : Auteur
B. Racine
  • Fonction : Auteur
C.D. Reintsema
  • Fonction : Auteur
B.L. Schmitt
  • Fonction : Auteur
B. Singari
  • Fonction : Auteur
A. Soliman
  • Fonction : Auteur
T. St. Germaine
  • Fonction : Auteur
B. Steinbach
  • Fonction : Auteur
R.V. Sudiwala
  • Fonction : Auteur
K.L. Thompson
  • Fonction : Auteur
C. Tucker
  • Fonction : Auteur
A.D. Turner
  • Fonction : Auteur
C. Umilta
  • Fonction : Auteur
C. Verges
  • Fonction : Auteur
A.G. Vieregg
  • Fonction : Auteur
A. Wandui
  • Fonction : Auteur
A.C. Weber
  • Fonction : Auteur
D.V. Wiebe
  • Fonction : Auteur
J. Willmert
  • Fonction : Auteur
W.L.K. Wu
  • Fonction : Auteur
E. Yang
K.W. Yoon
  • Fonction : Auteur
E. Young
  • Fonction : Auteur
C. Yu
  • Fonction : Auteur
L. Zeng
  • Fonction : Auteur
C. Zhang
  • Fonction : Auteur
S. Zhang

Résumé

The BICEP/Keck Collaboration is currently leading the quest to the highest sensitivity measurements of the polarized CMB anisotropies on degree scale with a series of cryogenic telescopes, of which BICEP Array is the latest Stage-3 upgrade with a total of $\sim32,000$ detectors. The instrument comprises 4 receivers spanning 30 to 270 GHz, with the low-frequency 30/40 GHz deployed to the South Pole Station in late 2019. The full complement of receivers is forecast to set the most stringent constraints on the tensor to scalar ratio $r$. Building on these advances, the overarching small-aperture telescope concept is already being used as the reference for further Stage-4 experiment design. In this paper I will present the development of the BICEP Array 150 GHz detector module and its fabrication requirements, with highlights on the high-density time division multiplexing (TDM) design of the cryogenic circuit boards. The low-impedance wiring required between the detectors and the first-stage SQUID amplifiers is crucial to maintain a stiff voltage bias on the detectors. A novel multi-layer FR4 Printed Circuit Board (PCB) with superconducting traces, capable of reading out up to 648 detectors, is presented along with its validation tests. I will also describe an ultra-high density TDM detector module we developed for a CMB-S4-like experiment that allows up to 1,920 detectors to be read out. TDM has been chosen as the detector readout technology for the Cosmic Microwave Background Stage-4 (CMB-S4) experiment based on its proven low-noise performance, predictable costs and overall maturity of the architecture. The heritage for TDM is rooted in mm- and submm-wave experiments dating back 20 years and has since evolved to support a multiplexing factor of 64x in Stage-3 experiments.

Dates et versions

hal-03483604 , version 1 (16-12-2021)

Identifiants

Citer

A. Schillaci, P.A.R. Ade, Z. Ahmed, M. Amiri, D. Barkats, et al.. BICEP Array: 150 GHz detector module development. J.Low Temp.Phys., 2023, 213 (5-6), pp.317-326. ⟨10.1007/s10909-023-03005-w⟩. ⟨hal-03483604⟩
38 Consultations
0 Téléchargements

Altmetric

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More