Por que existem atenuadores de 0 dB?

18

Estou lendo este artigo: Atualização de um microscópio de tunelamento de baixa temperatura para ressonância de spin eletrônico e constatamos que, para termização, eles usam atenuadores de 0 dB.

Página 6: Tendo em mente o orçamento finito de resfriamento do nosso criostato, e observando que a transferência de calor da linha de RF é dominada pelo revestimento Ag de espessura em mícron do condutor central, nós termoizamos todos os cabos SR usando atenuadores de 0dB

Entendo que os atenuadores reduzem a intensidade do sinal (potência), mas o que significa ter um atenuador de 0 dB?

Qual é o objetivo geral dos atenuadores de 0 dB e, no papel, ele está sendo usado apenas para acoplamento térmico?

Viúva Negra
fonte
11
Dê uma olhada aqui . Isso deve lhe dar uma boa idéia do que estava acontecendo e por quê. O conector de 0 dB (que não é exatamente 0, mas pode chegar a meio dB) é uma parte vital entre seus segmentos coaxiais semi-rígidos entre sistemas de diferentes temperaturas. Na leitura, eles realmente tiveram dificuldade em configurar as coisas e mantê-las também. Eles estavam trabalhando duro. Uma folha de dados para um de seus conectores é a XMA Corp. 2782 .
18718
@DwayneReid Obrigado pelo seu comentário, removi a minha resposta e a verificarei (e lerei as outras respostas / comentários).
9186 Michel Keijzers
Relacionados
user3490
Obrigado pela pergunta! Foi interessante aprender sobre experimentação usando eletrônica em câmaras criogênicas.

Respostas:

9

A resposta do JRE cobre por que os atenuadores de 0dB existem em geral; nesse caso específico, parece que eles estão sendo usados ​​para estabelecer um bom contato térmico entre o condutor interno do cabo e o estágio de isolamento térmico, como você pode ver na imagem na página 20, e assim ao reservatório criogênico que está resfriando o estágio de isolamento térmico. Basicamente, você deseja que o cabo esteja na mesma temperatura baixa que o material da lata criogênica, em vez de conduzir todo o calor da conexão até a temperatura ambiente. Um problema adicional é que os cabos têm condução anisotrópica de calor: eles conduzem o calor melhor ao longo do eixo do que radialmente, porque o isolador que mantém o condutor central eletricamente isolado também é um bom isolante térmico (ou pelo menos muito melhor que o metal de o condutor interno).

A julgar pela montagem, ele também fornece alguma estabilidade mecânica, o atenuador é mantido em um só lugar, enquanto os cabos conectados a uma das extremidades se movem um pouco devido à contração térmica à medida que você passa da temperatura ambiente para 4K ou menos.

A criogenia é difícil, e a transferência de calor do resto do mundo horrível de 300K é seu maior inimigo.

Esboço de aparelho de RF criogênico genérico


Page 20

insira a descrição da imagem aqui

lhama
fonte
Obrigado pela resposta. Então, neste artigo, eles usam atenuadores de 0dB para obter uma melhor condução térmica? Parece que os atenuadores de 0dB conduzirão muito calor do ar para o estágio mK? Eu pensei que você geralmente quer ter um bom isolamento térmico entre os estágios. O objetivo dos atenuadores de 0 dB é ajudar o condutor interno da linha de RF a se aquecer, mas o restante é isolado termicamente entre diferentes estágios de temperatura?
Blackwidow
11
Certo, a idéia é que os atenuadores tenham uma melhor condução térmica entre o estágio de isolamento térmico e o condutor interno do cabo (a resposta de Ofer fez um bom ponto em que eu não pensei, vou esboçar algo para tentar ilustrar). Eles realmente não afetam a condução térmica do mundo exterior ou entre os estágios de isolamento térmico.
Llama
Outra maneira de pensar: o atenuador liga o segmento superior (T mais alto) do cabo ao estágio de isolamento térmico (TIS), de modo que o calor que ele conduz é despejado no TIS em vez de continuar descendo o cabo a área realmente sensível. Os TISs geralmente estão ligados termicamente a um reservatório de hélio ou nitrogênio líquido, para que possam afundar uma quantidade relativamente grande de carga de calor, mas a uma temperatura mais alta do que a região resfriada pela geladeira.
Llama
Essa linha parece contradizer o restante do post; algumas edições podem melhorar a qualidade da resposta. "Neste caso específico, parece que eles estão usando-os para amortecer as mudanças na temperatura de pulsos de RF em cabos com perdas"
26

Um atenuador de 0dB é um atenuador elétrico e mecânico, assim como outros atenuadores nessa linha de produtos.

Você pode usá-los no lugar de outro atenuador ao fazer testes. Ele atua como os outros atenuadores (em termos de perda de inserção e faixa de frequência) e se encaixa exatamente no mesmo espaço mecanicamente.

Um atenuador de 0dB atende a todas as especificações dos outros na mesma linha de produtos, portanto, trocá-lo mantém todas as outras características de desempenho da sua configuração iguais.

Pode não interessar se você está sintonizando um rádio CB, pode ser crítico em itens de alta performance e de ponta.

O objetivo de usar um no artigo mencionado parece ser reduzir a quantidade de calor que se infiltra em um equipamento muito sensível. O calor provoca ruídos nos circuitos de temperatura extremamente baixa que o papel descreve.

O atenuador de 0dB parece ser usado porque passa o sinal de RF (quase) e o cabo, mas não passa calor tão facilmente quanto o cabo.

JRE
fonte
obrigado pela resposta. Sua resposta parece correta e, como apontam o 'orçamento finito de refrigeração', sua opinião faz sentido. Fiquei confuso com a frase: "Nós termizamos todos os cabos SR usando atenuadores de 0dB". Para thermalize todos os meios cabos para fazê-los ter equilíbrio térmico ....
Blackwidow
3
@JRE Parece que um dos principais objetivos ao passar cabos para câmaras criogênicas é garantir que o cabo seja totalmente resfriado à temperatura da câmara, para que não aqueça diretamente o dispositivo em questão através da condução. Com o cabo coaxial, o resfriamento do condutor interno parece ser de particular interesse / dificuldade. Existe alguma propriedade mecânica de um atenuador que pode ajudar a resfriar o condutor central se ele estiver ligado termicamente a um pedaço de metal muito frio ou flutuando em líquido criogênico?
@JRE, olhando para as respostas postadas abaixo, parece que você deseja que o condutor interno da linha de RF termine (o condutor interno da linha de RF é resfriado um pouco perto do estágio mK), mantendo um bom isolamento térmico em outro lugar?
Blackwidow
3

Um atenuador de 0 dB ajuda a termicamente fisicamente o condutor central do cabo. O substrato do atenuador é geralmente um melhor condutor térmico do que o dielétrico de Teflon do cabo. No entanto, eles não ajudam com o ruído proveniente da eletrônica 300K. Para isso, você desejaria uma atenuação igual ou maior que a razão entre a temperatura ambiente e a temperatura do atenuador. Por exemplo, você deseja um atenuador de 20 dB para reduzir o ruído de 300 K ao nível de 4K.

Ofer Naaman
fonte
4
Alguém poderia explicar exatamente o que é "termalização"? Obviamente, isso tem a ver com a temperatura, mas o artigo referido e tudo o que pude encontrar sobre o assunto supõem que todos saibam o que significa termalização.
JRE
Não tenho certeza se já ouvi uma definição concreta, mas vagamente que a conexão térmica entre eles é boa o suficiente para que eles sempre estejam na mesma temperatura. Talvez algo mais preciso no equilíbrio térmico (depois de preencher o LHe e esperar um pouco), o diferencial de temperatura entre eles será <x (milli) kelvin.
Llama
semelhante a "inverno"?
Incompreendido