Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS Русский Sign in Submit a paper
Journal of Radio Electronics Online scientific journal · eISSN 1684-1719
2015, № 6 · PHYSICAL PROBLEMS OF ELECTRONICS

Температурная стабильность высокочувствительных сверхпроводниковых приемников ТГц излучения

E.D. Baranov1, O.S. Bolshakov1,2, V.F. Vdovin1,2, A.I. Eliseev1, D.V. Korotaev1, V.P. Koshelets3, I.V. Lesnov1,2, A.S. Mukhin1,2, M.I. Torgashin3

1 Институт прикладной физики РАН, Russia
2 Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева, Russia
3 Kotelnikov IRE RAS, Moscow, Russia
Full text UDC 536.483 EDN TYZEKR

Abstract

Temperature fluctuations of the current of superconducting THz mixer and temperature instability of a cold head of closed cycle pulse tube helium refrigerator have been investigated. Spectrum of periodic temperature pulsations with characteristic frequencies cyclically operating cooler have been studied. Theoretical and experimental smoothing techniques of temperature fluctuations and evaluated the efficacy of passive inertial method have been developed. As a result of the proposed package of measures the degree of influence of the cooling mode DC-cooled mixer is reduced ~ 20 times. Some technical solutions for development of high sensitive superconducting THz receivers with mechanical coolers have been formulated.

  • THz waves
  • superconducting receivers
  • thermal stabilization
  • space telescope
Аннотация (на русском)

Температурная стабильность высокочувствительных сверхпроводниковых приемников ТГц излучения

Проведены исследования вариаций тока сверхпроводникового смесителя ТГц диапазона волн и собственной температурной нестабильности оконечной ступени охладителя криорефрижератора замкнутого цикла гелиевого уровня температур, построенного на принципе пульсационной трубы, применяемого для криостатирования сверхпроводниковых приемников. Выявлены периодические пульсации с характерными для циклически работающего охладителя частотами. Теоретически и экспериментально исследованы методы сглаживания температурных пульсаций и оценена эффективность пассивного инерциального метода. В результате предложенного комплекса мер в ~ 20 раз снижена степень влияния работы охладителя на режим по постоянному току охлаждаемого смесителя. Сформулированы предложения для разработчиков высокочувствительной сверхпроводниковой приемной аппаратуры ТГц волн, использующей механические системы охлаждения.

For citation

Baranov E.D., Bolshakov O.S., Vdovin V.F., Eliseev A.I., Korotaev D.V., Koshelets V.P., Lesnov I.V., Mukhin A.S., Torgashin M.I. Температурная стабильность высокочувствительных сверхпроводниковых приемников ТГц излучения // Journal of Radio Electronics. – 2015. – No. 6.

References

  1. “A two-frequency two-polarization superconducting receiver for radio-astronomical investigations in the millimetric wave band” Vdovin V.F., Eliseev A.I., Zinchenko I.I., Koshelets V.P., Kuznetsov I.V., Lapkin I.V., Mujunen A., Oinaskallio E., Peltonen J., Pilipenko O.M., Urpo S., Filippenko L.V., Shitov S.V., Shtanyuk A.M., "Journal of Communications Technology and Electronics" Vol. 50. 9. 2005. P. 1118-1122
  2. HCL and Clo in activated arctic air; first retrieved vertical profiles from TELIS submillimetre limb spectra De Lange A., De Lange G., Selig A., Landgraf J., Birk M., Vogt P., Wagner G., Kiselev O., Koshelets V., Friedl-Vallon F., Maucher G., Oelhaf H. Atmospheric Measurement Techniques. Vol. 5. № 2. 2012. P. 487-500.
  3. “Herschel Space Observatory mission overview” Goran L. Pilbratt Proc. SPIE 4850, IR Space Telescopes and Instruments, 586 (March 4, 2003)
  4. "Cosmological parameters from the first results of Boomerang" A. E. Lange et al. Phys. Rev. D 63, 042001 - Published 19 January 2001
  5. Интегральный сверхпроводниковый бортовой спектрометр субмиллиметрового диапазона длин волн для атмосферных исследований Кошелец В.П., Филиппенко Л.В., Борисов В.Б., Дмитриев П.Н., Ермаков А.Б., Киселёв О.С., Лапицкая И.Л., Соболев А.С., Торгашин М.Ю., Худченко А.В., Ягубов П.А. "Известия высших учебных заведений. Радиофизика" Том 50, № 10-11, 2007 С. 935-940
  6. “Development of high efficiency pulse tube cryocoolers for space-borne infrared applications” Haizheng Dang; Infrared, Millimeter-Wave, and Terahertz Technologies II, edited by Cunlin Zhang, Xi-Cheng Zhang, He Li, Sheng-Cai Shi, Proc. of SPIE Vol. 8562, 85620K, 2012 SPIE· doi: 10.1117/12.999356;Proc. of SPIE Vol. 8562 85620K-1
  7. Arkhipov M.Yu., Baryshev A.M., Kardashev N.S., et al. Deployable antennas for space radio telescope: radioastron and millimetron missions // Proc. of the 30th ESA Antenna Workshop. Noordwijk, Netherlands, 2008.
  8. Текущий этап разработки приёмного комплекса космической обсерватории «Миллиметрон» Смирнов А.В., Барышев А.М., ДЕ Бернардис П., Вдовин В.Ф., Гольцман Г.Н., Кардашёв Н.С., Кузьмин Л.С., Кошелец В.П., Выставкин А.Н., Лобанов Ю.В., Рябчун С.А., Финкель М.И., Хохлов Д.Р. "Известия высших учебных заведений. Радиофизика" Т. 54, № 8-9, 2011 С. 617-630
  9. International Workshop on "Cryogenic Nanodevices" Simon Mitchinson. Cryogen Free Dilution Refrigerators. The Cryogenic Nanosensors Workshop, Björkliden, Kiruna, Sweden, 17-24.03, 2013, p.15
  10. Торгашин М. Ю. “Разработка и исследование джозефсоновских генераторов терагерцового диапазона на основе распределенных туннельных переходов”, автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук, Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН, Москва, 2013
  11. A.Artelny, I.Lesnov, M.Torgashin at al. The Cryogenic Nanosensors Workshop, Björkliden, Kiruna, Sweden, 17-24.03, 2013, P.13