Почему существуют аттенюаторы 0 дБ?


18

Я читаю эту статью: Обновление низкотемпературного сканирующего туннельного микроскопа для электронного спинового резонанса и обнаружил, что для термализации они используют аттенюаторы 0 дБ.

Страница 6: Учитывая ограниченный бюджет охлаждения нашего криостата и отметив, что в теплопередаче высокочастотной линии преобладает Ag-покрытие центрального провода толщиной в микрон, мы термизировали все кабели SR с помощью аттенюаторов 0 дБ

Я понимаю, что аттенюаторы уменьшают интенсивность сигнала (мощность), но что значит иметь аттенюатор 0 дБ?

Какова общая цель аттенюаторов 0 дБ, и в документе это просто используется для тепловой связи?


1
Посмотрите здесь . Это должно дать вам хорошее представление о том, что происходит и почему. Разъем 0 дБ (который не совсем равен 0, но может составлять до половины дБ) является важной частью между их полужесткими коаксиальными сегментами между системами разной температуры. В чтении им действительно было трудно настраивать и поддерживать их. Они усердно работали. Спецификация для одного из их разъемов - XMA Corp. 2782 .
августа

@DwayneReid Спасибо за ваш комментарий, я удалил свой ответ и проверю его (и прочитал другие ответы / комментарии).
Мишель Кейзерс


Спасибо за вопрос! Было интересно узнать об экспериментах с использованием электроники в криогенных камерах.

Ответы:


9

Ответ JRE охватывает, почему вообще существуют аттенюаторы 0 дБ, в данном конкретном случае кажется, что они используют их для создания хорошего теплового контакта между внутренним проводником кабеля и ступенью тепловой изоляции, как вы можете видеть на рисунке на странице 20, и, таким образом, в криогенный резервуар, который охлаждает стадию тепловой изоляции. По сути, вы хотите, чтобы кабель был при той же низкой температуре, что и содержимое вашей криогенной банки, вместо того, чтобы отводить все тепло от верхнего соединения при комнатной температуре. Дополнительная проблема заключается в том, что кабели имеют анизотропную теплопроводность: они лучше проводят тепло вдоль своей оси, чем радиально, потому что изолятор, который удерживает электрически изолированным центральный проводник, также является хорошим теплоизолятором (или, по крайней мере, намного лучше, чем металл из внутренний проводник).

Судя по монтажу, он также обеспечивает некоторую механическую устойчивость, аттенюатор удерживается в одном месте, в то время как кабели, прикрепленные к обоим концам, будут немного смещаться из-за теплового сжатия при переходе от комнатной температуры до 4K или ниже.

Криогеника сложна, и передача тепла от остального ужасного мира 300K - ваш самый большой враг.

Эскиз общего криогенного радиочастотного аппарата


Страница 20

введите описание изображения здесь


Спасибо за ответ. Итак, в этой статье они используют аттенюаторы 0 дБ, чтобы иметь лучшую теплопроводность? Похоже, что аттенюаторы 0 дБ будут проводить большое количество тепла от воздуха к сцене МК? Я думал, что вы вообще хотите иметь хорошую тепловую изоляцию между этапами. Цель аттенюаторов 0 дБ - помочь внутреннему проводнику ВЧ-линии нагреться, а остальное теплоизолировано между различными ступенями температуры?
Blackwidow

1
Правильно, идея заключается в том, что аттенюаторы имеют лучшую теплопроводность между ступенью теплоизоляции и внутренним проводником кабеля (в ответе Офера было хорошее замечание, о котором я не думал, я набросаю что-то, чтобы попытаться проиллюстрировать). Они на самом деле не влияют на теплопроводность от внешнего мира или между ступенями тепловой изоляции.
лама

Вы можете думать об этом иначе: аттенюатор связывает верхний (более высокий T) сегмент кабеля со ступенью тепловой изоляции (TIS), так что тепло, которое он проводит, сбрасывается в TIS, а не продолжается вниз по кабелю в действительно чувствительная область. ТИС обычно термически связаны с резервуаром с жидким гелием или азотом, поэтому они могут поглощать относительно большую тепловую нагрузку, но при более высокой температуре, чем в охлаждаемой холодильником области.
лама

Эта строка, кажется, противоречит остальной части поста, некоторые изменения могут улучшить качество ответа. «в данном конкретном случае кажется, что они используют их для подавления изменений температуры от радиочастотных импульсов в кабелях с потерями»

26

Аттенюатор 0 дБ - это аттенюатор, который электрически и механически похож на другие аттенюаторы в этой линейке продуктов.

Вы можете использовать их вместо другого аттенюатора при выполнении тестов. Он действует так же, как и другие аттенюаторы (с точки зрения вносимых потерь и частотного диапазона), и механически помещается в одно и то же пространство.

Аттенюатор 0 дБ соответствует всем спецификациям других в той же линейке продуктов, поэтому его замена сохраняет все остальные характеристики производительности вашей установки одинаковыми.

Может не иметь значения, если вы настраиваете радио CB, может иметь решающее значение в высокой производительности, ультрасовременные вещи.

Смысл использования одного в упомянутой статье, по-видимому, заключается в уменьшении количества тепла, проникающего в очень чувствительный элемент оборудования. Тепло вызывает шум в цепях с чрезвычайно низкой температурой, описанных в статье.

Кажется, используется аттенюатор 0 дБ, потому что он пропускает РЧ-сигнал (почти) так же, как и кабель, но не передает тепло так же легко, как кабель.


Спасибо за твой ответ. Ваш ответ звучит правильно, и учитывая тот факт, что они указывают на их «ограниченный бюджет охлаждения», ваш взгляд имеет смысл. Я был просто озадачен предложением: «Мы обогрели все кабели SR с помощью аттенюаторов 0 дБ». Термизация всех кабелей означает, что они должны иметь тепловое равновесие ....
Blackwidow

3
@JRE Кажется, что главная задача при вводе кабелей в криогенные камеры - обеспечить полное охлаждение кабеля до температуры камеры, чтобы он не нагревал устройство напрямую через проводимость. В случае коаксиального кабеля охлаждение внутреннего проводника представляет особый интерес / сложность. Есть ли какое-то механическое свойство аттенюатора, который мог бы помочь охладить центральный проводник, если бы он был термически связан с очень холодным куском металла или плавающим в криогенной жидкости?

@JRE, глядя на ответы, опубликованные ниже, звучит так, как будто вы хотите, чтобы внутренний проводник ВЧ-линии нагревался (внутренний проводник ВЧ-линии охлаждается довольно близко к ступени mK), сохраняя при этом хорошую теплоизоляцию в других местах?
Blackwidow

3

Аттенюатор 0 дБ помогает физически нагревать центральный проводник кабеля. Подложка аттенюатора обычно является лучшим проводником тепла, чем тефлоновый диэлектрик кабеля. Они, однако, не помогают с шумом, исходящим от электроники 300K. Для этого вы хотите, чтобы ослабление было равно или больше, чем отношение комнатной температуры к температуре аттенюатора. Например, вы хотите, чтобы аттенюатор на 20 дБ уменьшал шум в 300K до уровня 4K.


4
Может ли кто-нибудь объяснить, что именно означает «термализация»? Это, очевидно, связано с температурой, но упомянутая статья и все, что я смог найти по этому вопросу, предполагает, что все знают, что означает термизация.
JRE

Я не уверен, слышал ли я когда-либо конкретное определение, но смутно, что тепловая связь между ними достаточно хорошая, чтобы они всегда были при одной температуре. Может быть, что-то более точное в духе теплового равновесия (как только вы наполните объект LHe и подождете некоторое время), разность температур между ними будет <x (милли) кельвин.
лама

похоже на "зимовку"?
неправильно
Используя наш сайт, вы подтверждаете, что прочитали и поняли нашу Политику в отношении файлов cookie и Политику конфиденциальности.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.