Dlaczego istnieją tłumiki 0 dB?

18

Czytam ten artykuł: Ulepszenie niskotemperaturowego skaningowego mikroskopu tunelowego do rezonansu spinowo-elektronowego i odkryłem, że do termalizacji używają tłumików 0 dB.

Strona 6: Mając na uwadze skończony budżet chłodzenia naszego kriostatu i zauważając, że w przenoszeniu ciepła linii RF dominuje powłoka Ag o grubości mikrona w środkowym przewodniku, termalizowaliśmy wszystkie kable SR za pomocą tłumików 0dB

Rozumiem, że tłumiki zmniejszają intensywność sygnału (moc), ale co to znaczy mieć tłumik 0 dB?

Jaki jest ogólny cel tłumików 0 dB i czy w dokumencie jest on po prostu używany do termicznego łączenia?

thermal attenuator Czarna Wdowa
źródło

1

Spójrz tutaj . To powinno dać ci dobry obraz tego, co się dzieje i dlaczego. Złącze 0 dB (które nie jest dokładnie 0, ale może wynosić nawet pół dB) jest istotną częścią między ich półsztywnymi segmentami koncentrycznymi między systemami o różnych temperaturach. Czytając, naprawdę mieli trudności z przygotowaniem i utrzymaniem. Ciężko pracowali. Arkusz danych dla jednego z ich złączy to XMA Corp. 2782 .

jonk

@DwayneReid Dzięki za komentarz, usunąłem moją odpowiedź i sprawdzę ją (i przeczytam pozostałe odpowiedzi / komentarze).

Michel Keijzers,

Powiązane

3490

Dzięki za pytanie! Interesujące było poznanie eksperymentów z wykorzystaniem elektroniki w komorach kriogenicznych.

9

Odpowiedź JRE wyjaśnia, dlaczego tłumiki 0dB istnieją ogólnie, w tym konkretnym przypadku wydaje się, że używają ich do zapewnienia dobrego kontaktu termicznego między wewnętrznym przewodnikiem kabla a stopniem izolacji termicznej, jak widać na zdjęciu na stronie 20, a zatem do zbiornika kriogenicznego, który chłodzi etap izolacji termicznej. Zasadniczo chcesz, aby kabel był w tej samej niskiej temperaturze, co materiał w dół w kriogenicznej puszce, zamiast przewodzić całe ciepło z połączenia w górę w temperaturze pokojowej. Dodatkowym problemem jest to, że kable mają anizotropowe przewodzenie ciepła: przewodzą ciepło lepiej wzdłuż swojej osi niż promieniowo, ponieważ izolator utrzymujący izolację elektryczną środkowego przewodu jest również dobrym izolatorem termicznym (lub przynajmniej o wiele lepszym niż metal wewnętrzny przewodnik).

Sądząc po montażu, zapewnia on również pewną stabilność mechaniczną, tłumik jest utrzymywany w jednym miejscu, podczas gdy kable przymocowane do obu końców poruszają się nieco z powodu skurczu termicznego, gdy przechodzisz od temperatury pokojowej do 4K lub niższej.

Kriogenika jest trudna, a przekazywanie ciepła z reszty okropnego świata 300K jest twoim największym wrogiem.

Strona 20

lama
źródło

Dziękuję za odpowiedź. Czyli w tym artykule używają tłumików 0dB, aby uzyskać lepsze przewodnictwo cieplne? Wygląda na to, że tłumiki 0dB będą przewodzić dużo ciepła z powietrza na scenę mK? Myślałem, że ogólnie chcesz mieć dobrą izolację termiczną między etapami. Czy tłumiki 0dB mają na celu pomóc termizować wewnętrzny przewodnik linii RF, ale reszta jest izolowana termicznie między różnymi stopniami temperatury?

Blackwidow

1

Racja, pomysł jest taki, że tłumiki mają lepsze przewodnictwo cieplne między stopniem izolacji termicznej a wewnętrznym przewodnikiem kabla (odpowiedź Ofera była słuszna, o czym nie myślałem, naszkicuję coś, co spróbuję zilustrować). Nie wpływają tak naprawdę na przewodnictwo cieplne ze świata zewnętrznego ani między etapami izolacji termicznej.

lama

Można o tym pomyśleć inaczej: tłumik łączy górny (wyższy T) odcinek kabla ze stopniem izolacji termicznej (TIS), dzięki czemu ciepło, które przewodzi, jest zrzucane do TIS zamiast dalej w dół kabla do naprawdę wrażliwy obszar. TIS są zwykle termicznie połączone ze zbiornikiem ciekłego helu lub azotu, dzięki czemu mogą pochłaniać stosunkowo dużą ilość ciepła, ale w wyższej temperaturze niż region chłodzony lodówką.

lama

Ta linia wydaje się być sprzeczna z resztą postu, niektóre edycje mogą poprawić jakość odpowiedzi. „w tym konkretnym przypadku wygląda na to, że używają ich do

26

Tłumik 0dB to tłumik, który jest elektryczny i mechaniczny, podobnie jak inne tłumiki w tej linii produktów.

Możesz używać ich zamiast innego tłumika podczas wykonywania testów. Działa tak samo jak inne tłumiki (pod względem strat wtrąceniowych i zakresu częstotliwości) i pasuje dokładnie do tej samej przestrzeni mechanicznie.

Tłumik 0dB spełnia wszystkie specyfikacje innych produktów w tej samej linii produktów, więc zamiana powoduje, że wszystkie pozostałe parametry wydajności są takie same.

Może to nie mieć znaczenia, jeśli dostrajasz radio CB, może być krytyczne w przypadku wysokiej wydajności, nowatorskich rzeczy.

Wydaje się, że celem użycia jednego z wymienionych artykułów jest zmniejszenie ilości ciepła przenikającego do bardzo wrażliwego urządzenia. Ciepło powoduje hałas w obwodach o bardzo niskiej temperaturze, które opisano w artykule.

Tłumik 0dB wydaje się być używany, ponieważ przesyła sygnał RF (prawie) tak samo jak kabel, ale nie przepuszcza ciepła tak łatwo jak kabel.

JRE
źródło

Dziękuję za Twoją odpowiedź. Twoja odpowiedź brzmi dobrze, a biorąc pod uwagę fakt, że wskazują one na „ograniczony budżet na chłodzenie”, twój pogląd ma sens. Po prostu pomyliłem się co do zdania: „Termalizowaliśmy wszystkie kable SR za pomocą tłumików 0dB”. Termalizować wszystkie kable oznacza, że mają one równowagę termiczną ....

Blackwidow

3

@ JRE Wydaje się, że głównym celem przy wprowadzaniu kabli do komór kriogenicznych jest zapewnienie, że kabel jest całkowicie schłodzony do temperatury komory, aby nie ogrzewał danego urządzenia bezpośrednio przez przewodzenie. W przypadku kabla koncentrycznego chłodzenie wewnętrznego przewodu wydaje się być szczególnie interesujące / trudne. Czy istnieje jakaś właściwość mechaniczna tłumika, który mógłby pomóc w chłodzeniu środkowego przewodnika, gdyby był on termicznie połączony z bardzo zimnym kawałkiem metalu lub unosił się w cieczy kriogenicznej?

@JRE patrząc na odpowiedzi zamieszczone poniżej, brzmi to tak, jakbyś chciał, aby wewnętrzny przewodnik linii RF termizował się (wewnętrzny przewodnik linii RF jest chłodzony raczej blisko stopnia mK), zachowując przy tym dobrą izolację termiczną w innym miejscu?

Blackwidow

3

Tłumik 0 dB pomaga fizycznie termalizować środkowy przewód kabla. Podłoże tłumika jest zwykle lepszym przewodnikiem cieplnym niż dielektryczny teflonowy kabel. Nie pomagają jednak w hałasie dochodzącym z elektroniki 300K. W tym celu chciałbyś, aby tłumienie było równe lub większe niż stosunek temperatury pokojowej do temperatury tłumika. Na przykład, chciałbyś, aby tłumik o wartości 20 dB redukował szum 300K do poziomu 4K.

Ofer Naaman
źródło

4

Czy ktoś mógłby dokładnie wyjaśnić, czym jest „termalizacja”? Oczywiście ma to związek z temperaturą, ale wspomniany papier i wszystko, co udało mi się znaleźć na ten temat, zakłada, że wszyscy wiedzą, co oznacza termalizacja.

JRE,

Nie jestem pewien, czy kiedykolwiek słyszałem konkretną definicję, ale niejasno, że połączenie termiczne między nimi jest wystarczająco dobre, aby zawsze miały tę samą temperaturę. Może coś bardziej precyzyjnego wzdłuż linii równowagi termicznej (gdy już napełnisz LHe i zaczekasz chwilę), różnica temperatur między nimi wyniesie <x (milli) Kelvin.

lama

podobny do „zimowania”?

Niezrozumiany

Dlaczego istnieją tłumiki 0 dB?

Odpowiedzi: