Simulation of the Cosmic Ray Impact on the TES Detectors of SPICA/SAFARI
Simulation of the Cosmic Ray Impact on the TES Detectors of SPICA/SAFARI
复制标题
宇宙射线对 SPICA/SAFARI TES 探测器影响的模拟
DOI：
10.1007/s10909-022-02815-8
复制
发表时间：
2022
影响因子：
2
通讯作者：
Khosropanah P.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Stockmans T. A.;Almasi A.;Stever S. L.;Khosropanah P.
来自普朗克和赫歇尔空间观测站的数据显示，L2轨道上的宇宙射线可对科学仪器的性能产生重大影响。在本文中，我们提出了我们的模拟结果，这种影响的SAFARI/SPICA，远红外光谱仪配备过渡边缘传感器（TES）。这些TES在SiN膜上制造，并通过将其与周围的硅结构（晶片）热隔离的长而薄的SiN腿悬挂。宇宙射线穿过这个周围的结构存款的一部分，他们的能量，导致温度波动的晶圆。这些温度波动被TES检测器感测为有效浴温度，并导致额外的噪声。为了模拟影响，我们在COMSOL 5.4中生成了晶圆和悬挂的TES的2D模型。这个2D模型被128个随机产生的宇宙射线轰击，根据在L2处观察到的能量分布。随后，估计晶片上不同点处的温度波动。我们的研究结果表明，这些热波动，以及计算出的附加TES噪声所造成的，强烈依赖于散热片的设计。我们研究了不同的散热器设计对系统的噪声分布的影响。随后，将这些结果与SAFARI仪器的噪声要求进行比较。
The data from the Planck and Herschel space observatories revealed that the cosmic rays at L2 orbit can have a significant impact on the performance of scientific instruments. In this paper, we present our simulation results of such impacts on SAFARI/SPICA, a far-infrared spectrometer equipped with transition-edge sensors (TESs). These TESs are fabricated on SiN membranes and suspended by long and thin SiN legs that thermally isolate them from the surrounding silicon structure (wafer). Cosmic rays that pass through this surrounding structure deposit a portion of their energy, leading to temperature fluctuations in the wafer. These temperature fluctuations are sensed by the TES detectors as an effective bath temperature and result in additional noise. To simulate the impact, we generate a 2D model of the wafer and the suspended TESs in COMSOL 5.4. This 2D model is bombarded with 128 randomly generated cosmic rays according to the observed energy distributions at L2. Subsequently, the temperature fluctuations at different points on the wafer are estimated. Our results show that these thermal fluctuations, as well as the calculated additional TES noise caused by them, depend strongly on the heat-sink design of the wafer. We study the impact of the different heat sink designs on the noise profile of the system. Later, these results are compared to the SAFARI instrument noise requirements.
登录
查看更多内容
交流偏置过渡边缘传感器中的约瑟夫森效应
影响因子：
4
作者：
L. Gottardi;A. Kozorezov;H. Akamatsu;J. Kuur;M. Bruijn;R. Hartog;R. Hijmering;P. Khosropanah;C. Lambert;A. Linden;M. Ridder;Toyoaki Suzuki;Jan
通讯作者：
Jan
SPICA 上 SAFARI 仪器的超低噪声 TES 测辐射热计阵列
DOI：
10.1117/12.2233472
发表时间：
2016
期刊：
2014 39th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz waves (IRMMW-THz)
影响因子：
--
作者：
P. Khosropanah;Toyoaki Suzuki;M. Ridder;R. Hijmering;H. Akamatsu;L. Gottardi;J. Kuur;J. Gao;B. Jackson
通讯作者：
B. Jackson
Athena X-IFU 探测器晶圆因宇宙射线影响而产生的温度偏移的热模拟
影响因子：
2
作者：
Stever S. L.;Peille P.;Bruijn M. P.;Roussafi A.;Lotti S.;Macculi C.;Janssen R. M. J.;den Hartog R.
通讯作者：
den Hartog R.
背景粒子对 IXO 上 X 射线微热量计光谱仪影响的估计
DOI：
10.1016/j.nima.2012.05.055
发表时间：
2012
期刊：
影响因子：
--
作者：
S. Lotti;E. Perinati;L. Natalucci;L. Piro;T. Mineo;L. Colasanti;C. Macculi
通讯作者：
C. Macculi