Mengapa attenuator 0 dB ada?

18

Saya membaca makalah ini: Upgrade dari mikroskop tunneling pemindaian suhu rendah untuk resonansi spin elektron dan menemukan bahwa untuk termalisasi, mereka menggunakan attenuator 0 dB.

Halaman 6: Memiliki anggaran pendinginan yang terbatas dari cryostat kami dalam pikiran, dan mencatat bahwa perpindahan panas dari garis RF didominasi oleh lapisan Ag tebal mikron dari konduktor tengah, kami memanaskan semua kabel SR menggunakan attenuator 0dB

Saya mengerti attenuator mengurangi intensitas sinyal (daya), tetapi apa artinya memiliki attenuator 0 dB?

Apa tujuan umum dari attenuator 0 dB dan dalam makalah ini hanya digunakan untuk kopling termal?

thermal attenuator Janda hitam
sumber
1
Silahkan lihat di sini . Ini seharusnya memberi Anda ide bagus tentang apa yang sedang terjadi, dan mengapa. Konektor 0 dB (yang tidak persis 0, tetapi mungkin sebanyak setengah dB) adalah bagian penting antara segmen coax semi-kaku antara sistem temps yang berbeda. Dalam membaca, mereka benar-benar kesulitan mengatur dan merawatnya juga. Mereka bekerja keras. Lembar data untuk salah satu konektor mereka adalah XMA Corp. 2782 .
Jonk
@DwayneReid Terima kasih atas komentar Anda, saya menghapus jawaban saya dan akan memeriksanya (dan membaca jawaban / komentar lain).
Michel Keijzers
Terkait
user3490
Terima kasih untuk pertanyaannya! Sangat menarik untuk belajar tentang eksperimen menggunakan elektronik di ruang cryogenic.

Jawaban:

9

Jawaban JRE mencakup mengapa attenuator 0dB ada secara umum, dalam kasus khusus ini sepertinya mereka menggunakannya untuk melakukan kontak termal yang baik antara konduktor dalam kabel dan tahap isolasi termal seperti yang Anda lihat pada gambar di halaman 20, dan dengan demikian ke reservoir cryogenic yang mendinginkan tahap isolasi termal. Pada dasarnya, Anda ingin kabel berada pada suhu rendah yang sama dengan barang-barang di dalam cryogenic can Anda, daripada melakukan semua panas dari koneksi di bagian atas pada suhu kamar. Masalah tambahan adalah bahwa kabel memiliki konduksi panas anisotropik: mereka melakukan panas lebih baik di sepanjang porosnya daripada mereka lakukan secara radial, karena isolator yang membuat konduktor pusat terisolasi secara elektrik juga merupakan isolator termal yang baik (atau setidaknya jauh lebih baik daripada logam dari konduktor dalam).

Dilihat dari pemasangannya juga memberikan stabilitas mekanis, attenuator ditahan di satu tempat sementara kabel yang terpasang di kedua ujung akan bergerak sedikit karena kontraksi termal saat Anda beralih dari suhu kamar ke 4K atau lebih rendah.

Cryogenics itu sulit, dan perpindahan panas dari sisa dunia 300K yang mengerikan adalah musuh terbesar Anda.

Sketsa alat RF kriogenik generik

Halaman 20

masukkan deskripsi gambar di sini

llama
sumber
Terima kasih atas tanggapannya. Jadi, dalam makalah ini, mereka menggunakan attenuator 0dB untuk memiliki konduksi termal yang lebih baik? Kedengarannya seperti attenuator 0dB akan melakukan banyak panas dari udara ke panggung mK? Saya pikir Anda umumnya ingin memiliki isolasi termal yang baik antar tahap. Apakah tujuan dari attenuator 0dB untuk membantu konduktor bagian dalam jalur RF memanaskan tetapi sisanya terisolasi secara termal di antara berbagai tahapan suhu?
Blackwidow
1
Benar, idenya adalah bahwa attenuator memiliki konduksi termal yang lebih baik antara tahap isolasi termal dan konduktor dalam kabel (jawaban Ofer membuat poin yang baik saya tidak memikirkan, saya akan membuat sketsa sesuatu untuk mencoba dan menggambarkan). Mereka tidak benar-benar mempengaruhi konduksi termal dari dunia luar, atau antara tahap isolasi termal.
llama
Cara lain yang dapat Anda pikirkan adalah: attenuator menghubungkan bagian atas (T yang lebih tinggi) dari kabel ke tahap isolasi termal (TIS), sehingga panas yang ditimbulkannya dibuang ke dalam TIS alih-alih meneruskan kabel ke dalam area yang sangat sensitif. TIS biasanya terhubung secara termal ke reservoir helium cair atau nitrogen, sehingga mereka dapat menenggelamkan sejumlah besar beban panas, tetapi pada suhu yang lebih tinggi daripada daerah yang didinginkan oleh lemari es.
llama
Baris ini tampaknya bertentangan dengan sisa posting, beberapa pengeditan dapat meningkatkan kualitas jawabannya. "dalam kasus khusus ini sepertinya mereka menggunakannya untuk meredam perubahan suhu dari pulsa RF pada kabel lossy"
26

Attenuator 0dB adalah attenuator yang secara elektrik dan mekanis sama seperti attenuator lain dalam lini produk tersebut.

Anda dapat menggunakannya sebagai pengganti attenuator lain saat melakukan tes. Kerjanya sama seperti attenuator lainnya (dalam hal kehilangan penyisipan dan rentang frekuensi) dan cocok dalam ruang yang persis sama secara mekanis.

Attenuator 0dB memenuhi semua spesifikasi yang lain dalam lini produk yang sama, jadi menukarnya dengan menjaga semua karakteristik kinerja lain dari pengaturan Anda tetap sama.

Mungkin tidak masalah jika Anda menyetel radio CB, mungkin penting dalam kinerja tinggi, hal-hal canggih.

Tujuan menggunakan satu di kertas yang dirujuk tampaknya untuk mengurangi jumlah panas yang merembes ke dalam peralatan yang sangat sensitif. Panas menyebabkan kebisingan di sirkuit suhu sangat rendah yang dijelaskan kertas.

The attenuator 0dB tampaknya digunakan karena melewati sinyal RF (hampir) serta kabel, tetapi tidak melewatkan panas semudah kabel akan.

JRE
sumber
Terima kasih atas jawabannya. Jawaban Anda terdengar benar dan mengingat fakta bahwa mereka menunjukkan 'anggaran pendinginan terbatas', pandangan Anda masuk akal. Saya hanya bingung tentang kalimat: "Kami memanaskan semua kabel SR menggunakan attenuator 0dB." Untuk memanaskan semua kabel berarti membuat mereka memiliki kesetimbangan termal ....
Blackwidow
3
@ JRE Tampaknya tujuan utama ketika memasukkan kabel ke ruang cryogenic adalah untuk memastikan bahwa kabel sepenuhnya didinginkan ke suhu ruang sehingga tidak langsung menghangatkan perangkat yang bersangkutan melalui konduksi. Dengan kabel koaksial, mendinginkan konduktor bagian dalam tampaknya menjadi perhatian / kesulitan tertentu. Apakah ada beberapa sifat mekanik dari attenuator yang mungkin membantu mendinginkan konduktor pusat jika itu terikat secara termal pada sepotong logam yang sangat dingin atau mengambang dalam cairan kriogenik?
@ JRE melihat tanggapan yang diposting di bawah ini, sepertinya Anda ingin konduktor bagian dalam jalur RF memanas (konduktor bagian dalam dari jalur RF didinginkan agak dekat dengan tahap mK) sambil mempertahankan isolasi termal yang baik di tempat lain?
Blackwidow
3

Sebuah attenuator 0-dB membantu memanaskan konduktor pusat kabel secara fisik. Substrat attenuator biasanya merupakan konduktor termal yang lebih baik daripada dielektrik Teflon kabel. Namun, mereka tidak membantu mengurangi kebisingan dari elektronik 300 ribu. Untuk itu Anda ingin atenuasi sama dengan atau lebih besar dari rasio suhu kamar dengan suhu attenuator. Misalnya, Anda ingin attenuator 20 dB mengurangi 300K noise ke level 4K.

Ofer Naaman
sumber
4
Bisakah seseorang menjelaskan apa sebenarnya "memanaskan" itu? Ini jelas ada hubungannya dengan suhu, tetapi makalah yang dirujuk dan semua yang saya dapat temukan pada subjek hanya mengasumsikan bahwa semua orang tahu apa artinya memanaskan.
JRE
Saya tidak yakin apakah saya pernah mendengar definisi konkret, tetapi samar-samar bahwa koneksi termal di antara mereka cukup baik sehingga mereka akan selalu berada pada suhu yang sama. Mungkin sesuatu yang lebih tepat di sepanjang garis pada kesetimbangan termal (setelah Anda mengisinya dengan LHe dan menunggu sebentar), perbedaan suhu di antara mereka adalah <x (mili) kelvin.
llama
mirip dengan "musim dingin"?
Disalahpahami