еще раз про радиотелескоп

[revzin]

вопрос вот в чем - читаю про Спектр-М. Зеркало, как и аппаратура охлаждаются до 4.5 К. А охлаждают ли антенны на наземных подобных телескопах?

[СТРОБОСКОП]

вопрос вот в чем - читаю про Спектр-М. Зеркало, как и аппаратура охлаждаются до 4.5 К. А охлаждают ли антенны на наземных подобных телескопах?

Ну а что вам мешает так же почитать о подобных наземных телескопах, вместо того, чтобы с каждой ерундой открывать новую тему?
P.S. Охлаждают, только приемники (детекторы) излучения.

[Змей Петров]

А какова минимальная достигнутая температура охлаждения сенсора/матрицы?

[archetip-z]

Вопрос поставлен интересный. Если чрезмерно охладить полупроводник, он станет диэлектриком. Слишком тёплый полупроводник шумит так, что мешает сам себе принимать излучение извне. Нужен разумный компромисс -35-40 по Цельсию уже в разы повышает чувствительность. Ниже, не очень имеет смысл.
 Но, реликтовое излучение впервые приняли на бошки с комнатной температурой. Пульт инфракрасный прекрасно управляет телеком, а фотоприёмник у телека никто не охлаждает.
Охлаждать зеркало смысла не имеет. Это ведь отражающий элемент. Какая разница, что за температура будет у него? Его задача, вызвать электромагнитную реакцию на приближающееся излучение.

[Скеп-тик]

У арсенида галлия мизерный шум. При 20°С он шумит, как медная болванка при 4°К.

[plotnikoff]

Если чрезмерно охладить полупроводник, он станет диэлектриком.

Ага, только чрезмерно = до абсолютного нуля ( ; При любой ненулевой температуре проводимость будет.

[Змей Петров]

Да, полупроводников множество. Учитывая так же разнообразие легируюших присадок - можно подобрать почти под любую температуру.

[archetip-z]

При любой ненулевой температуре проводимость будет.

Нет, при некоторой температуре проводимость упадёт до 0. Электроны не смогут преодолевать потенциальный барьер из валентной зоны в зону проводимости.

[plotnikoff]

Электроны не смогут преодолевать потенциальный барьер из валентной зоны в зону проводимости.

При ненулевой температуре всегда будет хвост распределения энергии электронов выше барьера. Другое дело, что этот хвост, конечно же, может быть очень тонким.

[СТРОБОСКОП]

Джерело: https://collectedpapers.com.ua/ru/radiophysical_exploration_of_the_moon_and_planets/radioteleskopi-ta-radiolokatori

Цитата: "Приемные устройства радиотелескопов — радиометры, имея высокую чувствительность, также обладают высокой стабильностью своих характеристик. Так как чувствительность приемника главным образом определяется характеристика-ми его высокочастотной части, то поэтому входным узлам радиометра уделяют повышенное внимание. Для снижения уровня шумов приемника в его входных устройствах используются «малошумя-щие» высокочастотные усилители на лампах бегущей волны или туннельных диодах, а также применяются параметрические или квантовые парамагнитные усилители. Для получения еще более высокой чувствительности приемника его высокочастотные узлы охлаждают до сверхнизких температур (в качестве хладоагентов используют жидкий азот или жидкий гелий). Система охлаждения, использующая жидкий гелий, позволяет получить температуру высокочастотных узлов приемника 5—10° К"
 https://collectedpapers.com.ua/ru/radiophysical_exploration_of_the_moon_and_planets/radioteleskopi-ta-radiolokatori

[revzin]

отличная цитата,  спасибо! Осталось только  выяснить почему или из-за чего не охлаждают саму антенну на Земле

[СТРОБОСКОП]

А как вы представляете себе процесс охлаждения такой дуры?

[revzin]

может быть надо тогда спросить по другому.  Антенны ALMA от 7 до 12 метров в диаметре. У Миллиметрона - 10 метров. У него антенна будет охлаждаться, а у наземной - нет. Вопрос - какая антенна "лучше" - "хуже"?

[archetip-z]

Ну что за идиоты, не нужно охлаждать детектор до 4K. Это глупо.

[СТРОБОСКОП]

Ну что за идиоты, не нужно охлаждать детектор до 4K. Это глупо.

Как в анекдоте; "Всю Одессу удовлетворяет. А  archetip-zа не удовлетворяет."
Объясняю популярно. Полезный сигнал и собственные шумы полупроводника имеют одну природу (тепловую)и разделить их аппаратно трудно, поэтому снижают собственные шумы приемника путем охлаждения.  В радиотелескопах принимаемые радио-фотоны имеют малую энергию (длина волны большая), поэтому для повышения чувствительности применяются структуры с маленькой шириной запрещенной зоны, в которых собственная проводимость возникает уже при малых температурах. Поэтому, в идеале, надо охладить приемник до состояния, которое вы называете "диэлектрик", а на самом деле, чтобы не было электронов в зоне проводимости (не было собственного шума), тогда фиксироваться уже будут электроны выбиваемые в зону проводимости только фотоэффектом.
Вас ввела в заблуждение фраза из Вики "Вблизи температуры абсолютного нуля полупроводники имеют свойства диэлектриков.", это означает, что нет электронов в зоне проводимости, а полупроводник остается полупроводником, ширина запрещенной зоны то ведь не изменилась.

[СТРОБОСКОП]

Антенны ALMA от 7 до 12 метров в диаметре. У Миллиметрона - 10 метров. У него антенна будет охлаждаться, а у наземной - нет. Вопрос - какая антенна "лучше" - "хуже"?

Теперь о антенне.
Для антенны важно, чтобы она при температурных изменениях сохраняла свою форму. т.е. увеличивалась и уменьшалась как одно целое. (не было бы деформации формы, и изначально применяются материалы, которые имеют близкие коэффициенты теплового расширения)) На Земле антенны радиотелескопов обладают массивными элементами конструкции, что позволяет работать теплопроводности самого материала антенны для выравнивания температуры всей конструкции. Добавлю сюда окружающий воздух, т.е. конвекция тоже работает. Да и вести особо точные наблюдения  ночью, никто не мешает, чтобы Солнце не грело антенну неравномерно. В космосе немного по другому. Элементы конструкции тонкие (ограничение по весу), значит теплопроводность плохо работает, воздуха нет, Солнце постоянно с разных сторон греет конструкцию. Поэтому необходимо максимально изолировать конструкцию от излучения Солнца и выравнивать общую температуру антенны.(Тем более, что Рабочий диапазон телескопа от 20 мкм до 17 мм, и тут надо микроны ловить.)  Решили применить принудительную прокачку хладагента через  конструкцию антенны. Это скорее даже не охлаждение антенны, а ее термостатирование. А что хуже или лучше? , тут для каждого случая свое, лишь бы работало.

[Змей Петров]

Решили применить принудительную прокачку хладагента через  конструкцию антенны. Это скорее даже не охлаждение антенны, а ее термостатирование.

Резонно.
Но я думаю, что и с т.з. уменьшения шумов охлаждение антенны имеет смысл.

[СТРОБОСКОП]

Но я думаю, что и с т.з. уменьшения шумов охлаждение антенны имеет смысл.

Какой? Может оптические телескопы тоже надо охлаждать?

[Змей Петров]

Уменьшить паразитное излучение самой антенны.

[xd]

Ну, строго говоря, излучающая в апертуру приёмника тёплая антенна тоже является источником шумов, однако то, что она имеет значимое влияние на результат надо ещё доказать и не тратить бюджеты непонятно на что.