Оно што следи је поглавље из моје завршне године извештај о 'Симулација СПИРЕ помоћу ИДЛ. Када је истраживање пројекта установио сам да је тешко наћи неке основне увод у теорију Болометар, па сам одлучио да ставим онлине верзији. Такође можете видети поглавље у пуном контексту преузимањем мој четврти извештај извештај: Симулација СПИРЕ помоћу ИДЛ .

• Основни принципи
• Временска константа
• Респонсивити
• Време Одговор Болометар
• Еквивалентна снага шума
  • Фотона Метак буке и таласа буке
  • Фотона буке доо НЕП
• Детектор фотона ефикасност
• Других извора буке
• Смањење буке
• Сабирање буке Услови
• Све у свему буке и НЕП

Основни принципи

Болометар је уређај који детектује долазни зрачења производњу промене електричног отпора пропорционална износу од зрачења зрачења рецеивед.А долазни апсорбује Болометар који изазива повећање у температури, што изазива промене у свом електричног отпора .

Основне особине Болометар су следећи:

Слика 3.1 - Дијаграм Болометриц детектор

Болометар се састоји од материјала амортизер повезан са хладњаком фиксних температуре.А Долазни електромагнетних (ЕМ) зрачења се апсорбује од материјала повећава кинетичка енергија слободног елецтронс.А судара слободних електрона са атомима у решетку материјал узрок вибрације које се посматрати као промену температуре.

Типичне материјала за термометар су полупроводника, као што су допирани германиум.А отпора за такав материјал значајно мења за мале промене температуре и може да се карактерише једначина,

где се назива константа отпор параметар (ома), је отпорност (Охм), је температура отпорника, и (К) материјал бенда јаз температуру. Вредност материјал се зове параметар и дат је симбол . Температурни коефицијент отпора је дефинисан,

Операција Болометар детектора су илустровани на слици 3.1. Болометар на температури је повезан са хладњаком фиксних температуру од топлотне проводљивости . ДЦ пристрасности текуће протиче кроз Болометар генерисање напона . Промене у долазеће зрачење снаге доводи до промене у отпорности , И стога је у излазни напон . Типичан Болометар биасинг и очитавање кола је приказана на слици на слици 3,2.

Струје која протиче кроз отпорник узрока расипање енергије у апсорбер материјал. Поред тога, количина зрачења енергије апсорбује апсорбер се означава са . Укупне снаге растурили у Болометар Стога је дао,

Под условима стационарног стања енергије апсорбује апсорбер ће бити уклоњен са хладњаком од термалне везе, ово даје следеће однос,

ДЦ напон-струја (ВИ) крива за Болометар дефинише једначина,

У пракси Болометар је пристрасан од батерије напона В _{0 Л} и Р оптерећење. Отпор оптерећења отпорник је обично дизајниран да буде много већи него отпор Болометар током читавог свог радног опсега. Ово је да задржи тренутни пролази кроз Болометар на стабилном нивоу, тако да моћ расуте у Болометар од отпора термометар остаје нешто константа.

Оперативни тачка Болометар онда дати на пресеку криве оптерећења и оптерећења линије, одређују једначине,

Графикон показује типичне ВИ криву и теретна линија из резултата симулације програма који сам производи у ИДЛ је дат на слици 3.3.

Као што се може видети са слике 3,3, отпорност Болометар је невероватно висок на малим струјама. Болометар отпора почиње да се смањи и на крају нивоа Офф на вишим струја, јер додатно напајање се растурили у апсорбер материјал. Ако је зрачење је инцидент детектор, моћ расуте у апсорбер ће такође повећати. Ово има ефекат скуасхинг ВИ криве као што је приказано на слици изнад. Електричне енергије у растурили апсорбера материјала, изведених у [8], је дата,

где представља фракцијског повећање температуре апсорбер, где представља апсорбер материјал је на температури од . је статички топлотну проводност топлотне линк на ³ је хладњак температура (ВК ^-1), који је добијен следећи власт закона,

где је статички топлотне проводљивости на 300мК (ВК ^-1), и и зове се топлотна проводљивост индекс. Термин се назива параметар утовар и даје једначине,

То је учитавање параметар који изазива ефекат скуасхинг ВИ криве када постоји инцидента ЕМ зрачења на детектору.

Временска константа

Као и већина физичких система Болометар не реагује одмах на Инстант промену у улазима. У многим случајевима одговор детектора на корак промене у улаз је експоненцијални промена у излаз. Ово је аналогно пуњење и пражњење кондензатора у РЦ колу.

Болометар је један резервоар енергије у топлоту капацитивност апсорбер. Због тога може да се моделира Болометар коришћењем једне диференцијалне једначине првог реда, што такође значи да Болометар не пати од меморијске ефекте. Одговор могу се карактерише временска константа што је за Болометар даје једначине,

где је апсорбер топлотни капацитет (ЈК ^-1). Статичке топлотне проводљивости се односи на вредност на ³ је фрижидер температуре,

Када је зрачење је инцидент детектор то повећава температуру мали износ, то утиче апсорбери топлота и топлотна проводност веза. Апсорбер топлота на повишене температуре је везана за позната вредност у 300мК стране,

где је топлота индекс. Осврћући се на једначину (3,2) и користећи условима дефинисаним изнад, температурни коефицијент отпора се може записати као,

где је снага закона индекса из отпора температуре однос у једначини (3,1). Видимо да је негативна за полупроводника Болометар. Ово доводи до вредности од што је мање него што је описано једначином (3.10). То је због електротермичке повратне информације која је описана у [9]. Ми смо дефинисали нови термин која је вредност уз корекцију за електротермичке повратне информације,

Ова нова вредност нам омогућава да дефинишемо вредности која опет садржи исправке за електротермичке повратних информација,

Као што је топлотна отпорник је пристрасан од напона електричне енергије растурили у апсорбер може дати . Повећање инциденту ЕМ сигнала ће повећати температуру термичке отпорника а самим тим и повећа своју отпорност, што заузврат ће изазвати пад расуте снаге. Ако отпорника делује у стрмим део кривине онда укупна снага растурили у апсорбер ће остати константна, јер ће њене температуре. Овај систем се назива има негативне електротермичке повратне информације. То је предност смањује временска константа ТО топлотна временска константа као што је дато у (3.10).

Респонсивити

Респонсивити се дефинише као промена излазног напона за промене у инциденту власт, која је у Болометар је еквивалент промене у температури. Напон респонсивити од Болометар се дефинише као,

и варира у функцији радна тачка. Ако је сигнал на детектору је модулисан модулација фреквенција мора да буде довољно ниска тако да детектор реагује на промене на власти. Показало се да,

где фреквенција модулације. Нула фреквенција (ДЦ) респонсивити могу директно да се оцењивати од оптерећења крива помоћу израза,

где је нула фреквенција динамичан импеданса (Ома) од Болометар на радна тачка. може да се покаже да се дати,

Време Одговор Болометар

За већину болометерс облик ВИ криве доминира ниво позадини моћ. Када мали додатни сигнала се примењује Болометар одласка из ВИ крива се може претпоставити да се занемарљив. Ово је познато као мали знак приближавања. У малим односно сигнала граница где је извор позадине промена у Болометар напона услед промене власти упадне светлости може дати,

Промена излазног напона не јавља одмах и поредећи Болометар са РХ коло одговор може бити моделован било од следеће две једначине,

Када се цртају ове једначине су следећи формулар (где и ),

Када се сматра великим сигнала, одлазак из ВИ крива више није занемарљив. Због промене у излазног напона, због промена у инциденту власти не може се израчунати применом респонсивити сада је дао промену напона оперативни тачке Болометар. У крећу од почетне до крајње ВИ крива, временска константа система варира у зависности од оперативног тачке. Зато Болометар више није једини пут константа уређај и не може да се моделира применом једноставних РЦ кола одговор једначина.

Еквивалентна снага шума

Од великог значаја за било коју Болометар је бука Еквивалентни моћ или неп. НЕП је корен значи да квадрат јачина сигнала захтева да једнако корен средња квадратна од детектора буке. Најбољи сигнал-шум постићи Болометар даје једначине,

У принципу, неп има јединице .

Фотона Метак буке и таласа буке

Ако узмемо у обзир честица слику светлости и схватити да ће светлост доћи до детектора у случајним или унцоррелатед начин, можемо дефинисати буке фотона пуцао. Фотона пуцао буке је оправдано на високим фреквенцијама (где фотон светлости слика је најпогоднији), али на нижим фреквенцијама талас слику светлости је више одговара и зато смо дефинисали још један мандат бука таласа.

Применом Бозе-Ајнштајнова статистика и под претпоставком да позадина за детекцију је у форми црног видимо да корен значи да квадрат осцилације у броју фотона доласку у времену , У интервалу фреквенција В је дао,

где , = Емисивности од позадине, и = Укупна ефикасност преноса између позадине и детектора. Додатне узима у обзир рок за талас буке.

Фотона буке доо НЕП

У најбољем случају, детектора и касније компоненте ће додати занемарљива сума додатног шума на сигнал поред буке фотон пуцао. Према томе, фотон буке границе осетљивости Болометар мерења, то крајња граница се назива фотон буке ограничена НЕП, . Ово је дата једначином,

Детектор фотона ефикасност

У пракси није могуће добити буке фотон ограничена С / Н, јер то претпоставља да савршени детектор се користи. Реални детектори се разликују у рад у чињеници да,

• прави детектор не може да одговори на сваки фотон
• детектор и електронике производе додатне буке

Два параметра су дефинисани како би се узеле у обзир те на недостатке у систем за детекцију, то су одговарајућег квантна ефикасност и детективске квантна ефикасност.

Одговарајућег квантна ефикасност (или РКЕ )

РКЕ или налога за несавршено апсорпцију фотона и дефинише се као део инцидента фотона које доприносе сигнала, очигледно .

Детектив квантна ефикасност (ДКЕ)

ДКЕ је однос стварне осетљивости на максимално остварив у начелу. Параметар узме обе апсорпцију и ефикасност било које додатне буке генерисане у детектору у обзир. Овај параметар може да се користи за упоређење различитих типова детектора једни са другима.

У пракси пристрасности напон је изабран како би добили максималне ДКЕ за сваки детектор. У случају Врх, то је група од детектора који имају заједничку пристрасности напон који се може прилагодити за добијање оптималне ДКЕ за групу.

Других извора буке

Јохнсон буке

У оквиру било ког дела било које спроводи материјала електрони имају Рандом топлотну предлоге, јер материјал је коначан температуру. Болометриц детектор и њене компоненте су - или се могу сматрати - отпорник са електрични контакт на сваком крају. Ако не постоји електрични потенцијал у контактима напон у отпорнику ће насумично флуктуирати око нула волти, то је зато што позитивне и негативне осцилације су подједнако вероватни. Снага шума у ​​оквиру компоненте је, међутим, сразмерна флуктуацијама напона, односно квадрат је увек позитиван. То се зове Иван или Никуист буке.

Џонсон буке неп, , Је,

Фреквенцијског спектра Џонсон буке је раван, односно да је фреквенција независна. То се може видети из горе једнацине у којима не постоји фреквенција зависност. Бука са равним спектра се назива бели шум.

Фонон буке

До сада смо сматрали буке направљен од фотона и електрона, сада размотрити ток топлоте у хладњак као куантисед у облику фонона (куантисед решетке вибрације). Ово доводи до случајних флуктуација у температури Болометар. Пхонон буке неп, , Је,

Температура шума

Температура шума изазива чињеница да хладњак није на константној температури и благо варира током времена. Температура буке неп, је,

где је спектрални интензитет флуктуација у температури хладњака (к ² Хз ^-1).

1 / ф шума

Овај извор буке је веома важна у практичну примену, али узроци често нису добро разумели. За већину уређаја, велики ниво буке се налазе на ниским фреквенцијама.

Смањење буке

Бука утиче на резултате у понижавајући начин и зато смо неколико техника (у циљу смањења њених ефеката.

• Проверите проток порука детекцију као мали је могуће
• Покушајте да избегнете мерење сигнала (или фреквентни опсег) које се поклапају са дискретним изворима фреквенције сметње
• Проверите да ли фреквенције сигнала (или фреквенција) је довољно висок да се не утиче значајне количине буке.

Због буке није могуће посматрати извор за дуже континуираног посматрања, а то би значило раде на веома ниским фреквенцијама, где шум ће бити значајна. Једна техника која се користи да се избегне шум је да модулира сигнал са фреквенције која је довољно висока да више није значајан. Модулација фреквенција не може, међутим, бити толико висок да детектори фреквентни одзив резултате у губитак сигнала. Даље предност модулација технике је да се може користити за одузимање позадине сигнал пребацивање између извора сигнала и сигнала позадину, то је позната као а € ~ цхоппинга € ™ у Фир / суб-мм запажања.

Сабирање буке Услови

Бука у систем ће бити комбинација свих појединачних извора буке присутни као што је описано раније. Претпостављамо да су сви извори буке су унцоррелатед, односно вредност једног не зависи од било ког другог. Пошто су унцоррелатед их додате иначе не би узети у обзир фазе буке, зато смо се корен средња квадратна од буке (ефективна вредност), као што се понекад извора буке може отказати једни друге.

где је бука напон спектрална густина (ВХз ^{-1 / 2)} из сваке од буке доприноса.

Све у свему буке и НЕП

Могуће је дефинисати неп на следећи начин, сигнал који даје моћ С / Н од 1 у интеграцији време 0,5 секунди. Ако ми дозволите = Детектор респонсивити (ВВ ^-1), = Електромагнетне енергије инцидент на детектор (В) и, = Укупан напон буке спектрална густина сигнала напона могу бити написана,

Шум напона ће бити дати,

По дефиницији НЕП, ако онда напон сигнала . Стога добијамо једначину за неп у смислу буке напона спектрална густина и респонсивити,

Јединице неп обично даје као ВХз ^{-1 / 2,} Хз ^{-1 / 2} термина се односи на откривање проток поште или инверзну интеграције времена.

• Теорија буке еквивалент снаге високе температуре суперпроводника далеко-ИЦ Болометар у фото-... Тхеоретицал и буке еквивалент снаге високе температуре суперпроводника далеко-ИЦ Болометар у фото-тхермоелецтрицал начин рада Теорија буке еквивалент снаге високе температуре суперпроводника далеко инфраредболометер у фото-
• 1 Увод (ПДФ) ... ревидирана верзија Грифин и Холандији идеално полупроводника Болометар. Модел је представљен и његово коришћење у ... на основу неравнотежа Болометар теорија. Матхер [10], али претпоставља ... астро.цф.ац.ук / група / ... / Судивала_ет_ал_ИЈММ_ Болометар _папер.пдф
• Једноставна теорија за чврсте подржава болометерс једноставна теорија за чврсте подржава болометерс једноставна теорија за чврсте подржава болометерс једноставна теорија предлаже да објасни фреквентног одзива на чврстој подлози болометерс. То претпоставља једнодимензионални проток топлоте кроз Болометар
• Хигх Прецисион КАРАКТЕРИЗАЦИЈА полупроводничких БОЛОМЕТЕРС (ПДФ) ... метара, користећи Болометар модела представљен у Судивала др ... СУФ допинга? недовољно униформу ниво. Идеалан Болометар теорије [1, 2, 7] може да се користи на ... астро.цф.ац.ук / група / ... / Воодцрафт_ет_ал_ИЈММ_ Болометар _папер.пдф
• ДОЕ документа - Нонекуилибриум теорија топло-електронске Болометар са нормалним метал-изолатор-суперпроводник тунела ... рад топло-електронске Болометар са нормалним метал-изолатор-суперпроводник (НИС), тунел спој као температурни сензор је теоријски анализирана. Респонсивити и шума еквивалентне снаге (НЕП) од Болометар су добијени
• Обраду слика и најмањих квадрата Реконструкције (ПДФ) ... постиже водећи рачуна о стандардна слика. Свођењем теорије у формулацији најмањих квадрата проблема ... Дитхеринг јер везивање Болометар нула поена на флукс у
• Мицроцалориметер и Болометар модел Мицроцалориметер и Болометар модел Мицроцалориметер и Болометар модел стандардне неравнотежа теорију буке у идеалним болометерс и мицроцалориметерс не предвиде перформансе реалног уређаја због додатних ефеката

10 Респонсес то "Болометар теорија"

1. Ки играчака Џонсон Пиц каже:

   Недеља 30. септембар 2007 у 2:25 послије подне

   Ки играчака Џонсон Пиц ...

   Ја Гооглед за нешто потпуно другачије, али је нашао своју страницу ... и морам рећи хвала. лепо прочитате ....

   Одговор
2. Јован каже:

   Субота 18. април 2009 у 3:35 по подне

   Велл доне Стивен. Нешто врло важно да запамтите је да свако треба добро уводних референца за разумевање основе пре него спроводи напредне специјалност тема заснована на темељима основе. Разумевање основа је довољно за већину људи била успешна.
   Ваша веб страница је одличан уводни референцу. Ако је ваш пут у каријери да води истраживања више напредних суптилност болометерс и ви објавите на крају, молимо Вас да задржимо и објавите овај поклон опус, као и да служи као уводни материјал за прве тајмери. Слажем се са ки. Ваш веб страницу на Болометар теорија је добро прочитати.
   Ј

   Одговор
3. Велебиље каже:

   Петак 31. јул 2009 у 11:19 пре подне

   Нашао сам ваш предавање највише помоћи у развијању разумевања Болометар параметара и карактеристика. Ја сам 4. семестра студент електротехнике и ја сам тренутно ангажован у пројекту који укључује микроболометар. У том смислу ја ћу бити гретефул ако можете да шаљете релевантне литературе.

   Одговор
4. јику каже:

   Среда 10. март 2010 у 4:05 по подне

   Нашао сам год луцтуре веома је корисно за моје истраживање делом због тога што не знам ништа о Болометар. Али ја још увек имају проблема да виде слике у своју веб страницу. Шта да радим? Трудим се да преузмете свој пдф.филе али не и рад.
   Молимо не устручавајте се да дате неке предлоге. Моја Е-маил: јику_јунг9@хотмаил.цом

   Одговор
5. креветско постоље каже:

   Четвртак 1. април 2010 у 11:52 по подне

   Није да желим да копирате ваш веб сајт, али ја заиста волим изглед. Можете ли ми рећи који тему користите? Или је то обичај направљен?

   Одговор
6. Стивен Лојд Ваткин каже:

   Понедељак 12. април 2010 у 10:40 пре подне

   Тема је повезан на дну ове странице (у подножје).

   Одговор
7. Стивен Лојд Ваткин каже:

   Понедељак 12. април 2010 у 10:41 пре подне

   Слике и ПДФ обновљена, жао проблеме

   Одговор
8. Х. Азари каже:

   Уторак 13. април 2010 у 6:49 пре подне

   Поштовани Стевен
   Нашао сам ваш предавања тако корисна, али ја не могу да виде слике или пронаћи ПДФ.
   Молим Вас да ми помогне оно што сам схоуд радим?
   Искрено ваш

   Одговор
9. Виндбои каже:

   Петак 6. августа 2010 у 1:36 пре подне

   Поштовани Стевен
   Хвала вам пуно за дивно предавање, али не може да преузме "Симулација СПИРЕ користећи ИДЛ", можеш ли да га пошаљете мене? Хвала унапред.
   Е-маил: лхфсемаил@гмаил.цом

   Одговор
10. Тонлдан каже:

    Недеља 20. фебруар 2011 у 3:56 по подне

    Можете ли молим вас пошаљите ми поруку. Заиста ми се допада дизајн.

    Одговор