А. А. Кузанян, А. С. Кузанян, В. Р. Никогосян, В. Т. Татоян, В. С. Кузанян, А. С. Арутюнян, Г. Ц. Харатян, Г. Р. Бадалян
{"title":"信号与单光子热传感器CeB6传感器和Bi-2223吸收器的噪声比","authors":"А. А. Кузанян, А. С. Кузанян, В. Р. Никогосян, В. Т. Татоян, В. С. Кузанян, А. С. Арутюнян, Г. Ц. Харатян, Г. Р. Бадалян","doi":"10.54503/0002-3035-2023-58.2-213","DOIUrl":null,"url":null,"abstract":"Представлены результаты моделирования процессов распространения тепла в многослойном детектирующем элементе однофотонного термоэлектрического детектора, состоящем из последовательно расположенных на сапфировой подложке (Al2O3) теплоотвода (Bi2223), термоэлектрического сенсора (CeB6), поглотителя (Bi2223) и просветляющего слоя (SiO2). Рассматривалась также конструкция детектирующего элемента без просветляющего слоя. Моделирование процессов передачи тепла поглощенного фотона проводилось на основе уравнения распространения тепла из ограниченного объема. Исследованы случаи поглощения фотонов с энергиями 0.8–1000 эВ в детектирующих элементах с поверхностью 4 и 1 мкм2, различной толщиной поглотителя и сенсора при фиксированной рабочей температуре детектора 9 К. Изучены временные зависимости возникающего на сенсоре электрического напряжения, эквивалентная мощность джонсоновского и фононного шума. Рассчитано отношение сигнала к шуму и предложены пути повышения этого параметра.\nՆերկայացված են ջերմության տարածման պրոցեսների մոդելավորման արդյունքները միաֆոտոն ջերմաէլեկտրական դետեկտորի բազմաշերտ դետեկտող տարրում, որը բաղկացած է ջերմատարից (Bi2223), ջերմաէլեկտրական տվիչից (CeB6), կլանիչից (Bi2223) և հակաանդրադարձնող շերտից (SiO2), որոնք հաջորդաբար դասավորված են շափյուղե (Al2O3) տակդիրի վրա։ Դիտարկվել է նաև առանց հակաանդրադարձնող շերտի դետեկտող տարրի կառուցվացքը: Կլանված ֆոտոնի ջերմափոխանակման գործընթացների մոդելավորումը իրականացվել է սահմանափակ ծավալից ջերմության տարածման հավասարման հիման վրա։ Ուսումնասիրված են 0․8– 1000 էՎ էներգիա ունեցող ֆոտոնների կլանման դեպքերը 4 և 1 մկմ2 մակերեսով, կլանիչի և սենսորի տարբեր հաստություններով դետեկտող տարրում դետեկտորի ֆիքսված 9 Կ աշխատանքային ջերմաստիճանում: Ազդանշան-աղմուկ հարաբերակցությունը հաշվարկված է և առաջարկվում են այս պարամետրը բարելավելու ուղիներ:\nThe results of the simulation of heat propagation processes in the multilayer detection pixel of a single-photon thermoelectric detector consisting of heat sink (Bi-2223), thermoelectric sensor (CeB6), absorber (Bi-2223), and antireflection layer (SiO2) arranged in series on sapphire substrate (Al2O3) are presented. The design of the detection pixel without an antireflection layer is also considered. Simulation of the processes of absorbed photons heat transfer is carried out based on the equation of heat propagation from a limited volume. The cases of absorption of photons with energies of 0.8–1000 eV in detection pixels with a surface of 4 and 1 μm2, different thicknesses of absorber and sensor at a fixed operating temperature of the detector of 9 K are studied. Temporal dependences of voltage arising on the sensor, the equivalent power of Johnson and phonon noise are investigated, the signal-to-noise ratio is calculated, and the ways to increase this parameter are proposed.","PeriodicalId":623,"journal":{"name":"Journal of Contemporary Physics (Armenian Academy of Sciences)","volume":null,"pages":null},"PeriodicalIF":0.5000,"publicationDate":"2023-05-19","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":"0","resultStr":"{\"title\":\"Отношение сигнала к шуму термоэлектрического однофотонного детектора с CeB6 сенсором и Bi-2223 поглотителем\",\"authors\":\"А. А. Кузанян, А. С. Кузанян, В. Р. Никогосян, В. Т. Татоян, В. С. Кузанян, А. С. Арутюнян, Г. Ц. Харатян, Г. Р. Бадалян\",\"doi\":\"10.54503/0002-3035-2023-58.2-213\",\"DOIUrl\":null,\"url\":null,\"abstract\":\"Представлены результаты моделирования процессов распространения тепла в многослойном детектирующем элементе однофотонного термоэлектрического детектора, состоящем из последовательно расположенных на сапфировой подложке (Al2O3) теплоотвода (Bi2223), термоэлектрического сенсора (CeB6), поглотителя (Bi2223) и просветляющего слоя (SiO2). Рассматривалась также конструкция детектирующего элемента без просветляющего слоя. Моделирование процессов передачи тепла поглощенного фотона проводилось на основе уравнения распространения тепла из ограниченного объема. Исследованы случаи поглощения фотонов с энергиями 0.8–1000 эВ в детектирующих элементах с поверхностью 4 и 1 мкм2, различной толщиной поглотителя и сенсора при фиксированной рабочей температуре детектора 9 К. Изучены временные зависимости возникающего на сенсоре электрического напряжения, эквивалентная мощность джонсоновского и фононного шума. Рассчитано отношение сигнала к шуму и предложены пути повышения этого параметра.\\nՆերկայացված են ջերմության տարածման պրոցեսների մոդելավորման արդյունքները միաֆոտոն ջերմաէլեկտրական դետեկտորի բազմաշերտ դետեկտող տարրում, որը բաղկացած է ջերմատարից (Bi2223), ջերմաէլեկտրական տվիչից (CeB6), կլանիչից (Bi2223) և հակաանդրադարձնող շերտից (SiO2), որոնք հաջորդաբար դասավորված են շափյուղե (Al2O3) տակդիրի վրա։ Դիտարկվել է նաև առանց հակաանդրադարձնող շերտի դետեկտող տարրի կառուցվացքը: Կլանված ֆոտոնի ջերմափոխանակման գործընթացների մոդելավորումը իրականացվել է սահմանափակ ծավալից ջերմության տարածման հավասարման հիման վրա։ Ուսումնասիրված են 0․8– 1000 էՎ էներգիա ունեցող ֆոտոնների կլանման դեպքերը 4 և 1 մկմ2 մակերեսով, կլանիչի և սենսորի տարբեր հաստություններով դետեկտող տարրում դետեկտորի ֆիքսված 9 Կ աշխատանքային ջերմաստիճանում: Ազդանշան-աղմուկ հարաբերակցությունը հաշվարկված է և առաջարկվում են այս պարամետրը բարելավելու ուղիներ:\\nThe results of the simulation of heat propagation processes in the multilayer detection pixel of a single-photon thermoelectric detector consisting of heat sink (Bi-2223), thermoelectric sensor (CeB6), absorber (Bi-2223), and antireflection layer (SiO2) arranged in series on sapphire substrate (Al2O3) are presented. The design of the detection pixel without an antireflection layer is also considered. Simulation of the processes of absorbed photons heat transfer is carried out based on the equation of heat propagation from a limited volume. The cases of absorption of photons with energies of 0.8–1000 eV in detection pixels with a surface of 4 and 1 μm2, different thicknesses of absorber and sensor at a fixed operating temperature of the detector of 9 K are studied. Temporal dependences of voltage arising on the sensor, the equivalent power of Johnson and phonon noise are investigated, the signal-to-noise ratio is calculated, and the ways to increase this parameter are proposed.\",\"PeriodicalId\":623,\"journal\":{\"name\":\"Journal of Contemporary Physics (Armenian Academy of Sciences)\",\"volume\":null,\"pages\":null},\"PeriodicalIF\":0.5000,\"publicationDate\":\"2023-05-19\",\"publicationTypes\":\"Journal Article\",\"fieldsOfStudy\":null,\"isOpenAccess\":false,\"openAccessPdf\":\"\",\"citationCount\":\"0\",\"resultStr\":null,\"platform\":\"Semanticscholar\",\"paperid\":null,\"PeriodicalName\":\"Journal of Contemporary Physics (Armenian Academy of Sciences)\",\"FirstCategoryId\":\"101\",\"ListUrlMain\":\"https://doi.org/10.54503/0002-3035-2023-58.2-213\",\"RegionNum\":4,\"RegionCategory\":\"物理与天体物理\",\"ArticlePicture\":[],\"TitleCN\":null,\"AbstractTextCN\":null,\"PMCID\":null,\"EPubDate\":\"\",\"PubModel\":\"\",\"JCR\":\"Q4\",\"JCRName\":\"PHYSICS, MULTIDISCIPLINARY\",\"Score\":null,\"Total\":0}","platform":"Semanticscholar","paperid":null,"PeriodicalName":"Journal of Contemporary Physics (Armenian Academy of Sciences)","FirstCategoryId":"101","ListUrlMain":"https://doi.org/10.54503/0002-3035-2023-58.2-213","RegionNum":4,"RegionCategory":"物理与天体物理","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":null,"EPubDate":"","PubModel":"","JCR":"Q4","JCRName":"PHYSICS, MULTIDISCIPLINARY","Score":null,"Total":0}
引用次数: 0
摘要
在单光子热电探测器(Bi2223)、热电传感器(CeB6)、吸收器(Bi2223)和发光层(SiO2)中,提供了热传播过程模拟的结果。它还考虑了一种没有发光层的探测元素的构造。通过从有限体积中传播热量的方程,模拟吸收光子的热传导过程。研究了4和1 mkm2探测光子吸收的0.8 - 1000 ev的情况。信号与噪声的关系是经过计算的,并提供了提高这一参数的方法。Ներկայացվածենջերմությանտարածմանպրոցեսներիմոդելավորմանարդյունքներըմիաֆոտոնջերմաէլեկտրականդետեկտորիբազմաշերտդետեկտողտարրում,որըբաղկացածէջերմատարից(Bi2223)、ջերմաէլեկտրականտվիչիկց(CeB6)լանիչից(Bi2223)ևհակաանդրադարձնողշերտից(SiO2)、որոնքհաջորդաբարդասավորվածենշափյուղե(Al2O3)տակդիրիվրա։Դիտարկվելէնաևառանցհակաանդրադարձնողշերտիդետեկտողտարրիկառուցվացքը:Կլանվածֆոտոնիջերմափոխանակմանգործընթացներիմոդելավորումըիրականացվելէսահմանափակծավալիցջերմությանտարածմանհավասարմանհիմանվրա։Ուսումնասիրվածեն0․8 - 1000էՎէներգիաունեցողֆոտոններիկլանմանդեպքերմը4և1կմ2մակերեսով,կլանիչիևսենսորիտարբերհաստություններովդետեկտողտարրումդետեկտորիֆիքսված9Կաշխատանքայինջերմաստիճանում:-Ազդանշանաղմուկհարաբերակցությունըհաշվարկվածէևառաջարկվումենայսպարամետրըբարելավելուուղիներ:The results of The模拟of heat propagation processes in The multilayer检测pixel of a single -光子thermoelectric左、consisting of heat击沉(Bi - 2363)、thermoelectric sensor (CeB6)、absorber (Bi - 2363), and antireflection层(SiO2) arranged in series on sapphire substrate (Al2O3) are presented。pixel没有反反能力,这是一个非常复杂的设计。《无拘无禁的人》的续集《无拘无禁的人》的续集《无拘无禁的人》。《被遗忘的皮克斯》(0.8 - 1000)是由四个和一个m2的角色组成的,是由9个K工作室的角色组成的。在sensor上的Temporal dependences,约翰逊和phonise的动力创新,签名的声音是高调的,而这段旅程是由派拉米特设计的。
Отношение сигнала к шуму термоэлектрического однофотонного детектора с CeB6 сенсором и Bi-2223 поглотителем
Представлены результаты моделирования процессов распространения тепла в многослойном детектирующем элементе однофотонного термоэлектрического детектора, состоящем из последовательно расположенных на сапфировой подложке (Al2O3) теплоотвода (Bi2223), термоэлектрического сенсора (CeB6), поглотителя (Bi2223) и просветляющего слоя (SiO2). Рассматривалась также конструкция детектирующего элемента без просветляющего слоя. Моделирование процессов передачи тепла поглощенного фотона проводилось на основе уравнения распространения тепла из ограниченного объема. Исследованы случаи поглощения фотонов с энергиями 0.8–1000 эВ в детектирующих элементах с поверхностью 4 и 1 мкм2, различной толщиной поглотителя и сенсора при фиксированной рабочей температуре детектора 9 К. Изучены временные зависимости возникающего на сенсоре электрического напряжения, эквивалентная мощность джонсоновского и фононного шума. Рассчитано отношение сигнала к шуму и предложены пути повышения этого параметра.
Ներկայացված են ջերմության տարածման պրոցեսների մոդելավորման արդյունքները միաֆոտոն ջերմաէլեկտրական դետեկտորի բազմաշերտ դետեկտող տարրում, որը բաղկացած է ջերմատարից (Bi2223), ջերմաէլեկտրական տվիչից (CeB6), կլանիչից (Bi2223) և հակաանդրադարձնող շերտից (SiO2), որոնք հաջորդաբար դասավորված են շափյուղե (Al2O3) տակդիրի վրա։ Դիտարկվել է նաև առանց հակաանդրադարձնող շերտի դետեկտող տարրի կառուցվացքը: Կլանված ֆոտոնի ջերմափոխանակման գործընթացների մոդելավորումը իրականացվել է սահմանափակ ծավալից ջերմության տարածման հավասարման հիման վրա։ Ուսումնասիրված են 0․8– 1000 էՎ էներգիա ունեցող ֆոտոնների կլանման դեպքերը 4 և 1 մկմ2 մակերեսով, կլանիչի և սենսորի տարբեր հաստություններով դետեկտող տարրում դետեկտորի ֆիքսված 9 Կ աշխատանքային ջերմաստիճանում: Ազդանշան-աղմուկ հարաբերակցությունը հաշվարկված է և առաջարկվում են այս պարամետրը բարելավելու ուղիներ:
The results of the simulation of heat propagation processes in the multilayer detection pixel of a single-photon thermoelectric detector consisting of heat sink (Bi-2223), thermoelectric sensor (CeB6), absorber (Bi-2223), and antireflection layer (SiO2) arranged in series on sapphire substrate (Al2O3) are presented. The design of the detection pixel without an antireflection layer is also considered. Simulation of the processes of absorbed photons heat transfer is carried out based on the equation of heat propagation from a limited volume. The cases of absorption of photons with energies of 0.8–1000 eV in detection pixels with a surface of 4 and 1 μm2, different thicknesses of absorber and sensor at a fixed operating temperature of the detector of 9 K are studied. Temporal dependences of voltage arising on the sensor, the equivalent power of Johnson and phonon noise are investigated, the signal-to-noise ratio is calculated, and the ways to increase this parameter are proposed.
期刊介绍:
Journal of Contemporary Physics (Armenian Academy of Sciences) is a journal that covers all fields of modern physics. It publishes significant contributions in such areas of theoretical and applied science as interaction of elementary particles at superhigh energies, elementary particle physics, charged particle interactions with matter, physics of semiconductors and semiconductor devices, physics of condensed matter, radiophysics and radioelectronics, optics and quantum electronics, quantum size effects, nanophysics, sensorics, and superconductivity.