NFLASH
Das NFLASH Empfängersystem ist ein am APEX Teleskop in Chile installiertes hochmodernes heterodyn Spektrometer mit einem Pixel. Das Instrument erlaubt es gleichzeitige in beiden Polarisationsrichtungen sensitive astronomische Beobachtungen in den drei wichtigen Frequenzbändern von 200-270 GHz, 385-510 GHz und 780-950 GHz durchzuführen. Der Einsatz neuster optischer Frequenzfilter (Dichroide) und Seitenband separierender (2SB) SIS Mischer ermöglicht mit einer maximal pro Messung zur Verfügung stehenden ZF Bandbreite von 80 GHz (4x8+4x4+4x8), eine effiziente Nutzung der zur Verfügung stehenden Messzeit am Teleskop, sowie die Parallelisierung der spektralen Charakterisierung einer Quelle in den verschiedenen Frequenzbändern. Das Instrument ist auf die Beobachtung von Punktquellen spezialisiert und ermöglicht den Nutzern des APEX Teleskop einzigartige wissenschaftliche Möglichkeiten.
Das Empfängersystem besteht aus zwei unabhängigen Instrumenten, die über eine steuerbare Zwischenoptik miteinander verbunden sind. Dieses Optiksystem erlaubt es in jeglicher Kombination der Frequenzbänder Beobachtungen bei geringst möglicher Rauschtemperatur durchzuführen und das System der jeweiligen wissenschaftlichen Anwendung anzupassen.
Der erste Teil des Empfängersystems, welches die beiden niederfrequenten Empfangskanäle beinhaltet, wurde als Teil des MPIfR Beitrags zur APEX-II Erneuerung gebaut und steht seit Januar 2020 allen Nutzern des Teleskops für Beobachtungen zur Verfügung. Das zweite Teil des Empfängersystems, welches den Hochfrequenzkanal beinhaltet, befindet sich momentan im Bau und wird voraussichtlich 2021 am Teleskop als PI Instrument eingebaut und steht exklusiv den Astronomen des MPIfR zur Verfügung.
Der Konsortiumsempfänger ermöglicht astronomische Beobachtungen im Frequenzbereich der ehemaligen Empfänger PI-230 und FLASH+ (Hochfrequenzkanal). Wie schon der PI-230 wurde der Empfänger unter anderem dafür konzipiert um für VLBI Messungen im Rahmen des EHT Projekts eingesetzt zu werden. Die Rauschtemperaturen des Empfängers im Frequenzbereich von 200-270 GHz liegen zwischen 60-90 K und zwischen 100-200 K für den Frequenzbereich von 385-510 GHz, mit jeweils einer Seitenbandunterdrückung von mehr als 15 dB in mindestens 80% des Bandes.
Der im Bau befindliche PI Teil des Empfängersystems ermöglicht die Beobachtung von Emissionslinien stark angeregter CO Moleküle, sowie weiterer fundamentaler Moleküle um astronomische Multibandanalysen, die mit dem NFLASH Empfängersystem durchgeführt werden zu ergänzen, sowie dass mit dem APEX Teleskop beobachtbare astronomische Fenster zu vervollständigen. Der Empfänger wird die weltweit ersten 2SB SIS Mischer für den Frequenzbereich von 780-950 GHz (ALMA Band 10) beinhalten. Diese Mischer wurden in Kooperation mit der NOVA Submm Instrumentierungsgruppe am Kapteyn Institut in Groningen gebaut, wobei alle mechanischen Teile unter anderem auch der Mischerblock mit den mikroskopischen Hybridstrukturen des Branchline Kopplers in der Werkstatt des MPIfRs gefertigt wurden. Die ersten Messergebnisse unter Nutzung einer ZF Bandbreite von 8 GHz pro Seitenband zeigen eine vielversprechende Leistung der Mischer mit Rauschtemperaturen im Bereich von 450-900 K und einer Seitenbandunterdrückung von mehr als 15 dB in 95% des Bandes [doi: 10.1109/TTHZ.2019.2939003].
