我国2018年发射的嫦娥四号登月探测器,同样也配置了同位素温差电源。它不仅可以为月球车长期供能,还可以在极寒的月夜对搭载的精密仪器起到“保暖”的作用。
“嫦娥四号”登月探测器,由“玉兔二号”月球车拍摄,图片来源:Wikipedia
太空“千里眼”
在太空探索中,碲的应用不仅局限于光电和热电转换领域,它也在太空红外探测中扮演了关键角色。红外探测在太空探测中具有特别重要的意义,因为紫外线和可见光很容易被宇宙尘埃遮蔽。一架灵敏的红外太空望远镜可以让我们在宇宙中看得更远。
想要获得高性能的红外望远镜,选用合适的高质量探测材料至关重要。碲的一些合金材料,例如碲化铅(PbTe)、碲汞镉(HgCdTe)和碲化锡(SnTe)等,是制造夜视镜、红外遥感和红外雷达的良好材料。特别是1958年发现的三元合金半导体HgCdTe(x 1),具有禁带宽度可调、响应速度快、量子效率高和低功耗等优点,迄今仍然是高性能光子型红外探测器的最佳选择。
就在2021年圣诞,耗资近百亿美元,由256家公司、政府、学术机构参与,数千名科学家花费25多年设计建造的詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)发射升空,开始了它漫长的太空之旅。
詹姆斯·韦伯太空望远镜,图片来源:aasnova.org
韦伯望远镜具有强大的红外成像和光谱分析能力。在它巨大的镜面后面是各种设备组件,为了使韦伯望远镜具有更高的红外探测灵敏度,研发团队投入了非常多的心血。其中,近红外相机由亚利桑那大学和洛克希德马丁公司合作建造,相机中的10个碲汞镉探测器,完美覆盖0.6 5μm的近红外波长范围,从而帮助望远镜看到更多、更古老的恒星和星系。
韦伯望远镜近红外相机采用的2048 2048 HgCdTe焦平面阵列,图片来源:参考文献[14]
综上,碲元素或许鲜为人知,但它很多领域都发挥着关键的作用。它帮助人类实现开拓外星的雄心壮志,也在协助我们应对地球上日趋严峻的能源危机。希望伴随着科技创新和资源的合理利用,世界各国能携手走上一条面向未来的可持续发展之路,这其中,合理利用碲元素将成为重要的一环。
参考文献:
[1] Curiosity rover:https://en.wikipedia.org/wiki/Curiosity_(rover)
[2] Tellurium:https://en.wikipedia.org/wiki/Tellurium
[3] Ossi Horovitz, MÜLLER VON REICHENSTEIN AND THE TELLURIUM, https://www.researchgate.net/publication/271645524
[4] von Reichenstein, F.J.M. (1783). "Versuche mit dem in der Grube Mariahilf in dem Gebirge Fazeby bey Zalathna vorkommenden vermeinten gediegenen Spiesglanzkönig".(in German). 1783 (1.Quartal): 63–69.