Modeling of Planck-high frequency instrument bolometers using non-linear effects in the thermometers

Autor: Adam Woodcraft, J. P. Torre, E. Bréelle, M. Piat, Alain Coulais, Warren Holmes, R. V. Sudiwala
Přispěvatelé: APC - Cosmologie, AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Service d'aéronomie (SA), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'Etude du Rayonnement et de la Matière en Astrophysique (LERMA), École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Cergy Pontoise (UCP), Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), PLANCK, PLANCK-HFI, Institut d'astrophysique spatiale (IAS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Physique Corpusculaire et Cosmologie - Collège de France (PCC), Collège de France (CdF)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Collège de France (CdF)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ), École normale supérieure - Paris (ENS Paris)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université de Cergy Pontoise (UCP), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National d’Études Spatiales [Paris] (CNES)
Rok vydání: 2006
Předmět:
Nuclear and High Energy Physics
[SDU.ASTR.CO]Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Cosmology and Extra-Galactic Astrophysics [astro-ph.CO]
Electrical field effect
Cosmic microwave background
Spider web bolometer
Field effect
Astrophysics::Cosmology and Extragalactic Astrophysics
Astrophysics
01 natural sciences
law.invention
[PHYS.ASTR.CO]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Cosmology and Extra-Galactic Astrophysics [astro-ph.CO]
010309 optics
symbols.namesake
Optics
law
Planck HFI
0103 physical sciences
Electron-phonon decoupling effect
Planck
010306 general physics
Instrumentation
[PHYS.PHYS.PHYS-AO-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Atmospheric and Oceanic Physics [physics.ao-ph]
Physics
[SDU.ASTR]Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph]
business.industry
Bolometer
Detector
Astrophysics::Instrumentation and Methods for Astrophysics
Decoupling (cosmology)
Non-linear effects
95.55.Jz
Thermometer
symbols
Electron–phonon decoupling effect
business
Zdroj: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment
11th International Workshop on Low Temperature Detectors-LTD-11
11th International Workshop on Low Temperature Detectors-LTD-11, Jul 2005, Tokyo, Japan. pp.588-590, ⟨10.1016/J.NIMA.2005.12.076⟩
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, Elsevier, 2006, 559, pp.588-590. ⟨10.1016/j.nima.2005.12.076⟩
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 2006, 559, pp.588-590. ⟨10.1016/j.nima.2005.12.076⟩
ISSN: 0168-9002
1872-9576
DOI: 10.1016/j.nima.2005.12.076
Popis: Proceedings of the 11th International Workshop on Low Temperature Detectors - LTD-11; International audience; The Planck satellite, which is planned to be launched in 2007, is dedicated to surveying the Cosmic Microwave Background (CMB) to a high precision. Aboard this mission, the High-Frequency Instrument (HFI) will use 52 NTD Ge spiderweb bolometers made by Caltech-JPL and cooled to 100 mK by a dilution cooler. In this paper, we present a model of these detectors that includes non-linear effects seen in NTD Ge thermometers: electron-phonon decoupling and electrical field effect. We show that this model leads to consider only electrical field effect. Furthermore, the optical characterization of the HFI bolometers clearly shows a non-ideal behavior that is explained by non-linear effects in the thermometer. We finally show that these effects have to be taken into account for optimized CMB observations and to fully understand the physics of semi-conducting bolometers.
Databáze: OpenAIRE
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