Оценить помехи (шумы) при проведении лабораторных измерений очень сложно, поэтому часто учёные предпочитают предпринимать превентивные меры и бороться с причинами возникновения шумов, а не со следствиями. Одна из причин появления шумов – это колебание температуры окружающей среды. Её рост приводит к тому, что в приборах, в которых используются проводники или полупроводники, возникает хаотичное движение носителей. Непредсказуемое движение электронов в таком случае называют тепловымишумами. С ними учёные борются с помощью холодильных камер различных модификаций. Но такие камеры достаточно громоздки.
Учёные изИнститута физики НАН Украинысоздали малогабаритное устройство, позволяющее уменьшить уровень тепловых шумов в 80 раз. Статьяопубликованав журнале«Научное приборостроение».
Специалисты регистрировали уровень тепловых шумов в фотоэлектронных умножителях (ФЭУ), приборах, предназначенных для многократного усиления потока электронов. Такие устройства используются в лазерной технике, оптике и во многих других практических областях.
Основным элементом охлаждающего устройства был разборный корпус, в котором поддерживался вакуум. Внутрь корпуса помещался бак и фотоэлектронный умножитель. В корпус ФЭУ монтировался гибкий фланец из высокотеплопроводящего материала, который соединялся с баком при помощи пластины. Передача тепла проходила как раз с помощью этой пластины. В корпус также было встроено оптическое окно, из которого выходило излучение из ФЭУ.
Эксперимент по проверке работоспособности устройства учёные описали в статье. Умножитель помещался в полную темноту при комнатной температуре 20 градусов Цельсия. Таким образом, сигнал, который шёл от ФЭУ, был обусловлен лишь тепловыми шумами. Этот сигнал подавался на самописец, который фиксировал изменение уровня шумов вовремени. Затем учёные заливали в бак жидкий азот, имеющий температуру–196градусов Цельсия, и наблюдали изменение уровня тепловых шумов. Уже через 5 минут после добавления жидкого азота уровень тепловых шумов снижался в 80 раз. Температура от –170до–70градусов Цельсия сохранялась в таком устройстве примерно 8 часов. Возврат к прежнему уровню шумов, который возникает при комнатной температуре, происходил толькочерез 12 часов.
Авторы исследования отмечают, что их устройство обладает несомненными достоинствами: во-первых, способностью поддерживать низкий уровень тепловых шумов в течение всего рабочего дня; во-вторых, небольшими размерами (высотой 30 сантиметров и диаметром 10 сантиметров) и весом всего 2 килограмма.
Источник информации:
И. П. Жарков, Ю. И. Жирко, В. А. Маслов, В. В. Сафронов, В. А. Ходунов«Малогабаритное устройство охлаждения фотоэлектронных умножителей».Научное приборостроение, том 21 (март), 2011 год.
Комментариев нет:
Отправить комментарий