研究目的
通过开发和测试悬挂塔系统,以减轻脉冲管低温制冷器在干式低温恒温器中引起的振动对低温探测器的影响。
研究成果
悬挂式塔架将振动水平有效降低了两个数量级,并消除了脉冲管振动对探测器热噪声的影响,使能量分辨率提高了一倍。需持续优化以实现进一步改进。
研究不足
低温恒温器的几何结构对摆长施加了限制,从而制约了可实现的截止频率。线缆和热连接可能引入影响振荡模式的额外约束。其中一个探测器(RED10)的初步结果基于灵敏度较低的电子元件。
1:实验设计与方法选择:
研究采用弹簧-摆系统建模振动,以设计用于将探测器与振动解耦的悬挂塔。通过理论模型确定悬挂系统的最优参数。
2:样本选择与数据来源:
测试使用由高纯锗晶体和NTD温度计制成的探测器(RED2和RED10),安装在干式低温恒温器(Cryoconcept DDR)中。
3:实验设备与材料清单:
包括干式低温恒温器(Cryoconcept Hexadry超静音技术)、地震加速度计(PCB-393B05)、铜制悬挂塔原型(含尼龙线和不锈钢弹簧),以及读出系统(冷JFET和热JFET电子器件)。
4:5)、铜制悬挂塔原型(含尼龙线和不锈钢弹簧),以及读出系统(冷JFET和热JFET电子器件)。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:通过固定在混合室板下方的加速度计测量振动,悬挂塔同步监测。分别在脉冲管开启和关闭状态下采集探测器信号,数据分析采用快速傅里叶变换和统计方法剔除宇宙事件脉冲。
5:数据分析方法:
对振动和噪声数据进行线性功率谱密度(LPSD)分析,并计算探测器的能量分辨率。
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dry cryostat
Hexadry Ultra Quiet Technology
Cryoconcept
Provides cryogenic cooling for detectors using pulse tube cryo-coolers, with mechanical decoupling to reduce vibrations.
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seismic accelerometer
PCB-393B05
PCB Piezotronics
Measures vibration levels (acceleration) of the mixing chamber plate and suspended tower.
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suspended tower
Decouples detectors from vibrations using a spring-pendulum system, made of copper with nylon wire and stainless steel spring.
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read-out system
cold JFET
Acquires signals from detectors for noise analysis.
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read-out system
warm JFET
Used for preliminary measurements with RED10 detector.
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