使用低温冷却探测器研究宇宙微波背景

新的脉管冷却低温平台由超低温度(ULT)的Janis Research组织与Actpol,一个多机构科学协作团队合作,适用于六米的Gregorian望远镜(行为)。

Act望远镜位于智利北部塞罗Toco的海上海拔5140米的微波屏蔽内部。

图1。 Act望远镜位于智利北部塞罗Toco的海上海拔5140米的微波屏蔽内部。

用于该行为的脉冲管冷却稀释冰箱

法案, situated at an altitude of roughly 5,200m on Cerro Toco, in Northern Chile (Figure 1), is built to study the structure and evolution of the early universe by directly observing the Cosmic Microwave Background (CMB) radiation at arc-minute resolution and at different polarizations.

望远镜的新焦平面由3000个偏振敏感过渡边缘传感器(TES)钻孔器组成。有必要将钻头仪冷却至低于100MK的功效。

法案’s “light receiver”(摄像机)包含新的脉冲管冷却低温平台以及由Actpol协作设计的新光学管和探测器。完全安装时,新平台’S三个光敏检测器封装以及光学系统部件将通过一体化无低温3 HE进行冷却–4HE稀释冰箱由Janis Research设计。

在2013年新脉冲管冷冻低温平台的第一个运行期间,在第一季成功完成了第一款150 GHz检测器包阵列(PA1)的测试,允许探测器接收低于100MK以下的第一灯。

这是在这种低温下进行的唯一CMB实验。接收器温控机舱连接到望远镜初级二级镜子上层结构。结果,它与扫描期间的行为一起移动(图2)。

行动望远镜上层结构。

图2。 行动望远镜上层结构。

图3. 描绘了在驾驶室内的望远镜光轴上的接收器定位方案。两个PT管通过倾斜下载到地平线5%的中性舱层位置倾斜到垂直位置。

稀释冰箱(DR)部署在接收器内,并通过以太网链路远程操作(图4.)。它能够在+/- 35的扫描范围内水平和垂直移动1g加速度°从中立位置。

机舱内望远镜光轴的接收器定位方案。中性舱壁地板位置以5%倾斜到地平线,使PT管均向垂直位置。

机舱内望远镜光轴的接收器定位方案。中性舱壁地板位置以5%倾斜到地平线,使PT管均向垂直位置。

图3。 机舱内望远镜光轴的接收器定位方案。中性舱壁位置朝向地平线的5%倾斜,将PT管带入垂直位置。

通过以太网链接设置与GHS4的远程连接。

图4。 通过以太网链接设置与GHS4的远程连接。

通过用于泵和电子设备的空气冷却系统确保了500mbar非常低的大气压下的连续操作。图5示出了接收器的示意性横截面。

接收器是由4K(绿松石)和50k(紫色)屏蔽在G-10隔离支撑件(黄色)组成的真空室(蓝色)。冷冻脉冲管(PT)冷冻机PT-415(灰色)用于冷却接收器。 PT-407冷却的可拆卸DR插入物在左上角看到作为圆圈。

接收器横截面,显示初步设计与三个光学管中的两个。

图5。 接收器横截面,显示初步设计与三个光学管中的两个。

PT-407冷却的可拆卸DR插入物在图6和7中详细描述。

JDRY-100-ACTPOL插入固体模型和装配过程。

JDRY-100-ACTPOL插入固体模型和装配过程。

图6。 JDRY-100-ACTPOL插入固体模型和装配过程。

安装机械加热开关和房屋保持接线。

图7。 安装机械加热开关和房屋保持接线。

PT和稀释芯的安装在倾斜位置到光学中心轴,使得在全扫描范围内能够进行DR操作。

液体低温稀释冰箱的优点

图8说明了在Janis Research测试的冰箱设置。测试结果如图9所示,与接收器集成,图9中概述了接收器与ACTPOL协作概述的技术规范的完整符合性。

JDRY-100-ACTPOL在其测试机箱中,连接到自动化气体处理系统GHS4,在Janis Research的测试期间。

图8。 JDRY-100-ACTPOL在其测试机箱中,连接到自动化气体处理系统GHS4,在Janis Research的测试期间。

在指示的3HE流速下ooning功率和基础温度。

图9。 表示3HE流量下的冷却功率和基础温度。

使用高度定制的远程控制的液体低温稀释冰箱,没有与常用的单次绝热退磁冰箱(ADR)冷却系统相关的热循环,使得改善的日期扫描策略。

Edwards XDS35涡旋泵和空冷高空间300 Turbo的使用有助于实现120的冷却功率µ[电子邮件 protected] 基础温度低于100MK的目标。

第一个150GHz Kilo-TES阵列阵列包装(PA1)安装在2013年春季ACT站点上的ACTPOL接收器中。第二个150GHz阵列包(PA2)和多三聚义型90 / 150GHz [2]阵列包(PA3)将是安装在2014年初,在三个光学管中安装一个完整的焦平面。PA1的顶视图显示在图10和11中。

PA1,顶视图。注意送喇叭单片阵列(由Actpol Collaboration提供)。

图10。 PA1,顶视图。注意送喇叭单片阵列(由Actpol Collaboration提供)。

PA1,底部视图。注释100 MK镀金热链接到偏振仪阵列(由Actpol Collaboration提供)。

图11。 PA1,底部视图。注释100 MK镀金热链接到偏振仪阵列(由Actpol Collaboration提供)。

图12,13和14示出了与该动作集成之前和期间的完全组装的接收器。

宾夕法尼亚州大学测试设施的最终测试期间的接收器,然后运送到智利,完全组装,并附有电子。看到三个光学输入,一个带有Teflon窗口的一个。

图12。 在宾夕法尼亚州大学测试设施的最终测试期间的接收器在运送到智利,完全组装并附着电子产品。看到三个光学输入,一个带有Teflon窗口的一个曝光。

安装前的现场。

图13。 安装前在现场。

内部行动移动客舱。

图14。 内部行动移动客舱。

结论

截至2013年6月,智利行为现场上的ACTPOL接收者的运输和整合成功进行。2013年7月标志着第一盏灯和季节一项行动的开始(PA1)。在2014年春季,预计将部署完整焦平面的操作。

此信息已被采购,审核和调整Janis Research提供的材料。

有关此来源的更多信息,请访问 Janis Research..

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