Les détecteurs TES principes et technologie

(1)

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Damien Prêle -Apc

To cite this version:

Damien Prêle -Apc. Les détecteurs TES principes et technologie. École thématique. France. 2012.

�hal-03252683�

(2)

Electronique de lecture

Les détecteurs TES principes et technologie

Damien Prêle - APC¹

7ème école thématiqueDétection de Rayonnement à Très Basse Température

21-25 Mai 2012

1. Ce cours s’inspire des travaux réalisés dans l’équipe deMichel Piat particulièrement durant la thèse deJoseph Martino.

DRTBT 2012 -TES principes et technologie 1 / 90 [email protected]

(3)

Introduction

Les détecteurs TES utilisent la transition Normal/Supra- conducteurcomme moyen de transduction.

TES −→Transition-Edge Sensors

On utilise latrès grande variation de résistance en fonction de la températuredans la transition pour détecter d’infimes variations de température.

(4)

Introduction

⁽²⁾: TES ≡Bolomètre supraconducteur

Lorsque lesfluctuations de températureont pour cause l’ex- position à uneonde EM, on parle alors de détection bolomé- trique.

Littéralement, bolomètre (grec :bolè= radiation etmetron= mesure) désigne un détecteur de radiations.

Quand il s’agit dedétection de particules, on parle plutôt de calorimètre.

Quoi qu’il en soit, seul la transduction radiation → tempéra- ture change. Les TES désignent "abusivement" un ther- momètre supraconducteur découplé thermiquement, as- socié à un absorbeur de radiation.

hν

ABSORBER

(5)

Introduction

⁽³⁾: TES →Matrices de bolomètres/normalsize

Forte contre réaction électro-thermique :

Homogénéisation de la sensibilité entre différents pixels

Lecture des TES à l’aide de SQUID :

Amplificateur cryogénie jusqu’à 0 K - multiplexage pos- sible au plus près des matrices de TES

(6)

Plan

1 Principe de la bolométrie et thermomètre Détection bolometrique

Thermomètres résistifs et polarisation

Schéma-block de la rétroaction électro-thermique

2 TES : bolomètre supraconducteur Circuit de polarisation

Modèles et mesures Procédé de fabrication

3 Electronique de lecture SQUID

Multiplexage à SQUID

(7)

Plan : Principe de la bolométrie et thermomètre - Détection bolometrique

(8)

Electronique de lecture Schéma-block de la rétroaction électro-thermique

MHz GHz

THz

f

λ

m ^mm ^µm ^Å

eV

keV MeV

E

Radio Télé Radar IRVisible UV X γ Cosmic

Detection cohérente

Ionisation Photo

conduction Chaleur

Bolomètre Calorimètre

(9)

Couplage avec la radiation

La transductionradiation → température peut se faire différemment en fonction, en particulier, des longueurs d’ondes :

mm au IR :il est facile dedissiper la radiation dans une résistance (métal normal) :

Soit en exposant directement ce dissipateur à l’onde EM

(adaptation à l’impédance du vide).

Soit en captant l’onde à l’aide d’une antenne et en dissipant le courant cohérent dans une résistance.

X et particules haute énergie :utiliser un matériaux

"massif" avec lequel les photons ou les particules de haute énergie vont interagir. Cette interaction créera une petite élévation de température.

(10)

Absorbeur/Dissipateur

Adaptation d’impédance : Une onde électromagnétique

(TEM) est correctement dissipée dans un matériaux s’il présente la même impédance caractéristique (quand il y a un back-short)

que celle du vide (Z0≈377Ω).

La résistivité typique d’un métal est de l’ordre de 100Ωnm.

Pour obtenir 377 Ω, il faudrait réaliser des absorbeurs de qq nm seulement. En pratique on réalise des absorbeurs plus épais (épaisseur = r), et on adapte l’impédance en les structurant:

hν

ρ

r = 377Ω ^ρ_r = 290Ω

19²−92 192 377 = 290Ω

ρ

r = 142Ω

4 19+3 4 5 19² 377 = 142Ω

>λ λ

(11)

Antenne – Dissipateur

Une antenne permet la conversion d’une onde EM en courant à la même fréquence que l’onde

Le courant HF est ensuitedissipé dans une simple

résistance (conversion en chaleur)pour la détection bolométrique.

Cette résistance n’a plus besoin d’avoir une dimension de l’ordre de grandeur de la longueur d’onde.

Elle peut aussi être déportée du plan focale.

≈λ

(12)

Modèle thermique de bolomètre

P_i P_J C,T G,P_bath

T_b

P_i [W] → Puissance incidente

P_J [W]→ Puissance dissipée par effet Joule dans le thermomètre

C [J/K]→ Capacité calorifique du dissipateur couplé au thermomètre

T [K] → Température du bolomètre G [W/K] → Conductance thermique P_bath [W]→ Puissance de fuite T_b [K] →Référence de température Conversion d’énergie E en température ^E_C =δT Constante de temps naturel du bolomètre τ = ^C_G

(13)

Réponse du bolomètre

La réponse d’un bolomètre peut être décrite pardeux équations différentiellesinterdépendantes

l’uneélectriquequi décrit les fluctuations de courant ^∂I_∂t ou de tension ^∂V_∂t dissipée dans le thermomètre. Elle dépend de la nature du thermomètre(Résistif : semi ou supra-conducteur) et du type de polarisation(courant ou tension).

l’autrethermique qui décrit les fluctuations de température

∂T

∂t :

∂E

∂t =P_i+P_J−P_bath=C∂T

∂t

(14)

Considération petit signal : T (t) << T

₀

J.P. Torre

(15)

Réponse thermique du bolomètre

Rappel :P_i+P_J =C^∂T_∂t +P_bath

Linéarisation autour d’un point de fonctionnementT₀ La fuite thermique

P_bath

T0

≈P_bath₀ +^∂P_∂T^bath

T0

δT ≈ P_bath₀ +G_dδT avecG_d = ^∂P_∂T^bath

T0

la conductance thermique dynamique etδT =T−T0 le gradient de température entre le bolomètre et la référence

+P_J dépend du thermomètre et de ses conditions de polarisation.

Il donne laréponse du thermomètreaux fluctuations de température du bolomètre :réaction électro-thermique

(16)

Plan : Principe de la bolométrie et thermomètre - Thermomètres résistifs et polarisation

(17)

Thermomètre résistif

Le bolomètre convertit la radiation en température Le thermomètre convertit latempérature en une grandeur mesurableen générale électrique (tension ou courant)

Thermométrie par mesure de la variation de résistance R(T)

- Thermistances

Coefficient de Température Négatif -CTN Oxydes métalliques ou semi-conducteurs

- Thermo-résistances

Coefficient de Température Positif -CTP

Métaux normaux et transitions supra. (TES)

(18)

Polarisation d’un bolomètre résistif

On polarise le thermomètre résistif afin de bénéficier d’unsignal électriqueimage de la variation de résistance et donc de la variation de température.

Il existe deux méthodes simples de polarisation

1 Polarisation en courant

IBIAS V(T)

Lecture en tension V(T) =R(T)×I_BIAS

2 Polarisation en tension

VBIAS I(T)

Lecture en courant I(T) =V_BIAS/R(T)

(19)

Polarisation en courant

Polarisation en courant de bolomètre résistif

IBIAS V(T)

V(T) =R(T)×I_BIAS P_J(T) =R(T)×I_BIAS² Contre-réaction électro-thermique

T %=⇒ P_J &

Stable

T %=⇒ P_J % Instable

(20)

Polarisation en tension

Polarisation en tension de bolomètre résistif

VBIAS I(T)

I(T) =V_BIAS/R(T) P_J(T) =V_BIAS² /R(T) Contre-réaction électro-thermique

T %=⇒ P_J % Instable

T %=⇒ P_J &

Stable

(21)

Choix d’une polarisation

Pour des raisons de stabilité, un bolomètre à thermomètre ...

Semi-conducteur^(CTN) ⇒ polarisation encourant / Lecture en tension

Rq : En pratique la contre réaction électro-thermique n’est pas suffisamment forte dans un bolomètre à semi-conducteur pour en- traîner une instabilité rédhibitoire. Il est cependant plus commun d’amplifier une tension

Supra-conducteur^(CTP)⇒polarisation en tension/ Lecture en courant

Rq : Pour la détection à "1 photon",on peut exploiter l’insta- bilité forte des supra. polarisés en courantpour "amplifier"

des événements de très faibles amplitudes (SNPD). Il faut cependant "réinitialiser" l’alimentation à chaque détection

(22)

Impédance de source

(polarisation)

et de lecture

(amplificateur)

1 Polarisation (BIAS)

Tension−→ZBIAS ZThermo.−ZIN_Amp.

Courant−→ZBIAS ZThermo.//ZIN_Amp.

2 Lecture (Impédance d’entrée de l’amplificateur) Tension−→ZIN_Amp. ZBIAS//ZThermo.

Courant−→ZIN_Amp. ZBIAS+ZThermo.

+La contrainte est forte surZIN_Amp. etZBIAS

Semi-conducteur polarisé en courant et lu en tension:

résistivité très élevé (lim_T→0Z_Thermo.=∞)

Z_BIAS etZ_IN_Amp. Z_Thermo.≈ ∞ →amplificateur JFET

Supra-conducteur polarisé en tension et lu en courant:

résistivité très faible (lim_T→0Z_Thermo.= 0)

ZBIAS etZIN_Amp. ZThermo.≈0→amplificateur à SQUID et résistance de shunt pour la polarisation

(23)

Sensibilité logarithmique du thermomètre

R_Thermo. peut fluctuer sous deux effets(plus ou moins distinct) :

1 La température à courant constant

2 Le courant à température constante (formalisme TES)

R(T,I)≈R₀+ ∂R

∂T I0

δT +∂R

∂I T0

δI

α= ∂logR

∂logT I0

= T₀ R₀

∂R

∂T _I

0

β= ∂logR

∂logI T0

= I₀ R₀

∂R

∂I _T

0

Résistance du bolomètre⇒ R(T,I)≈R₀+α^R_T⁰

0δT +β^R_I⁰

0δI

+R_Thermo.=R=R₀+δR;T=T₀+δT; I_BIAS=I=I₀+δI; V_BIAS=V=V₀+δV. . .

(24)

Résistance dynamique du thermomètre

Rappel :R(T,I)≈R0+α^R_T⁰

0δT+β^R_I⁰

0δI

⇒Rdyn = ∂V

∂I _T

0

= ∂[R(T0,I)I]

∂I =

∂h

R0+β^R_I⁰

0δI

(I0+δI)i

∂I

=

∂(

cst

z }| {

R₀I₀+βR₀δI+R₀δI+

2^ndorder

z }| { βR₀

I0

δI²)

∂I 'βR0+R0

R_dyn =R₀(1 +β)

Réponse du thermomètre à une fluctuation de polarisation HF sansP_iàT₀

(25)

Plan : Principe de la bolométrie et thermomètre - Schéma-block de la rétroaction

électro-thermique

(26)

Rétroaction Electrique/Thermique

++ P_i

Thermique

P T

Electrique P_J

Unefluctuation de puissance apportée au bolomètre entraine une fluctuation de la résistance du thermomètre et donc une fluctuation de P_J, et donc une fluctuation de puissance apporté au bolomètre.

Le signe dépend du signe de _∂T^∂R et de la polarisation La force dépend de la pente de ^∂R_∂T et donc deα

La force est grande du coté des supra.

(27)

Signe de la rétroaction électro-thermique

Signe

Positive : Instable; Dans le cas d’un bolomètre, il s’agit d’un emballement thermique.

CTN polarisé en tension CTP polarisé en courant

Négative : Contre-réaction ; s’oppose aux fluctuations → stabilise un point de fonctionnement.

CTN polarisé en courant

CTP polarisé en tension→cas général des TES

L’utilisation d’un bolomètre en régime linéaire requiert un signe négatif de la contre-réaction sur toute la bande passante du système contre-réactionné (τeff = _G^C

eff) et même au-delà

+Attention aux capacités et inductances dans le circuit de polarisation qui font tourner la phase

(28)

Force de la contre-réaction électro-thermique (N)ETF

^∗

La force de la contre réaction est donnée par le gain de boucle du schéma block :

++ P_i

Thermique

P T

Electrique P_J

L = ^∂T_∂P^∂P_∂T^J = ^∂T_∂P^∂P_∂R^J^∂R_∂T

∂T

∂P - fonction de transfert Thermique du bolomètre

1 Gd

1+jωτ

∂PJ

∂T - fonction de transfert Electrique du bolomètre :

∂P_J

∂R dépend de la polarisation : ^∂(RI_∂R²⁾ =I²ou ^∂(

V2 R)

∂R =−^V²

R²

∂R

∂T pente du thermomètre =α^R_T⁰

0

∗Negative Electro-Thermal Feedback - (N)ETF

(29)

Gain de boucle ouverte et fermé de l’ETF

Rappel :L = ^∂T_∂P^∂R_∂T^∂P_∂R^J

Boucle ouverte :L

Lsemi.= _1+jωτ^1/G^d ×α^R_T⁰

0 ×I²

ω=0 =−^P_G^j0^|α|

dT0

Lsupra.= _1+jωτ^1/G^d ×α^R_T⁰

0 × ^−V_R₂²

ω=0

=−_G^P^j0^α

dT0

LIsupra. = _1+jωτ^1/G^d ×α^R_T⁰

0 ×I² ω=0

= _G^P^j0^α

dT0 formalisme Irwin et al.

attention,αest négatif dans le cas d’un semi-conducteur

Boucle fermée : _∂P^∂T

i =

∂T

∂P

1− ^L

1+jωτ

∂T

∂Pi = ¹

1−_1+jωτ^L 1/Gd

1+jωτ = _1+jωτ^1/G^eff

eff avecG_eff=G_d(1−L) etτ_eff= ₁₋^τ_L

(30)

Paramètres effectifs du bolomètre en ETF

G_eff =G_d(1 +|L|) etτeff = _1+|^τ_L_|

⇓

∂T

∂P_i = 1/Geff

1 +jωτ_eff avec τ_eff = C G_eff

L’ETF augmente la bande passante mais diminue le gain en [K/W]. A la limite ( lim

|L|→∞), le gain en boucle fermé tend vers 0 etla température du bolomètre reste constante.

Paradox pour un thermomètre ?

(31)

Sensibilité du bolomètre en ETF

La grandeur mesurée est une tension ou un courant image d’une puissance.

La température est un "signal d’erreur" intermédiaire.

Rappel : ^∂T_∂P =_1+jωτ^1/G^eff

eff et ^∂R_∂T =α^R_T⁰

0 ⇒ ∂R

∂P =αR0

T0

1/Geff

1 +jωτeff

[Ω/W]

Lecture en tension : ^∂V_∂R

I=cst =I

∂V

∂P =S_V(ω) =α_T^V

0

1/Geff

1+jωτ_eff = _T^αV

0Gd

1 1+|L|

1

1+jωτ_eff[V/W] Lecture en courant : _∂R^∂I

V=cst

=−_R^V₂

∂I

∂P =S_I(ω) =−α_T^I

0

1/G_eff

1+jωτeff =−_T^αI

0Gd

1 1+|L| 1

1+jωτeff[A/W]

(32)

Sensibilité du bolomètre en ETF

⁽²⁾

+|L|= ^P_G^j0^|α|

dT0

_ω=0

Bolomètre semi-conducteur : P_j0 =RI² =VI S_V(ω) = _T^αV

0G_d 1 1+|L|

1

1+jωτ_eff = ⁻¹_I _1+|^|^L_L^|_|_1+jωτ¹

eff[V/W] Bolomètre supra-conducteur :P_j0 = ^V_R² =VI

S_I(ω) =−_T^αI

0Gd

1 1+|L| 1

1+jωτeff = ⁻¹_V _1+|^|^L_L^|_|_1+jωτ¹

eff[A/W]

⇒ lim

α→∞S_V = −1

I et lim

α→∞S_I = −1 V

V-bias supercon. bolo. for IR and mm astro.A. T. Lee et al

(33)

Bruit dans un bolomètre

Le bruit d’un bolomètre est exprimé enNoise Equivalent Power

→tous les bruits sont ramenés en entrée (en Puissance)

Bruit de photon : Bruit intrinsèque du signal observé

Bruit de phonon : Bruit lié au "transfert de phonon" dans la fuite→4k_BT²G

Bruit Johnson : Bruit des porteurs de charges dans la résistance du thermomètre, ainsi que dans celles du circuit de polarisation ⁴^{kB T}_R

Bruit de l’amplificateur : Bruit des étages amplificateurs qui suivent le bolo.

Le bruit électrique que l’on mesure est "ramené" en NEP par simple division par la sensibilitéSdu bolomètre.

+Le bruitJohnson est une source large bandede fluctuation de puissance dissipé par effet Joule. Elle entraine dans la bande du bolomètre, une fluctuation de température à laquelle va s’opposer l’ETF⇒réduction du bruit Johnson.

Lorsque la contribution du bruit de photon domine, on dit que le bolomètre estBackground LImited (Perf.) - BLIP.

(34)

Electronique de lecture Procédé de fabrication

Plan : TES : bolomètre supraconducteur

(35)

TES : Le bolomètre supraconducteur

Un point très important des TES est leur forte contre-réaction électro-thermique :

Strong Negative Electro-Thermal Feedback

LI = ^P_G^j0^|α|

dT0

_ω=0

100< α <1000 contre -5 à -10 pour les bolomètres à semi-conducteur.

(36)

Plan : TES : bolomètre supraconducteur - Circuit de polarisation

(37)

Polarisation en tension d’un TES

Pour qu’un grand α se traduise en forte contre réaction électro- thermique, il faut réussir à polariser en tension.

Utilisation dune résistance deShuntpolarisée en courant comme source de tension basse impédance

VBIAS

TES

I(T) RShunt

I_BIAS TES

I(T)

R_Shunt <<R_TES .1Ω ! =⇒ R_Shunt_typ = 10mΩ V_BIAS ≈I_BIASR_Shunt

(38)

Polarisation en tension d’un TES, résistances parasites

Un fil d’Or dewire-bondingde qq mm

→qq10mΩ ρ_S^l ≈10⁻⁸

300K

10⁻3

10⁻9 = 10mΩ ρ_S^l ≈10⁻¹⁰

4K

10⁻3

10⁻9 =.1mΩ

Les résistances parasites ne peuvent pas être négligées :

RShunt

I_BIAS TES

R_par I(T)

(39)

Lecture en courant d’un TES

⁽⁰⁾

(40)

Lecture en courant d’un TES

Le SQUID (Superconducting QUantum Interference Device) est un trans- ducteurflux magnétique / Tension. Associé à une bobine d’entrée, il converti lecourant de l’inductance d’entrée en flux magnétique puis en tension(V_SQUID).

RShunt

IBIAS TES

I

R_par L

IBIAS_SQUID

VSQUID ∝I VBIAS

+La bobine d’entrée du SQUID est supraconductrice, elle ne rajoute donc pas de résistance, mais une réactance qui ajoute 1 pôle à la contre réaction

électro-thermique. . . 2 pôles : attention à la stabilité.

(41)

Plan : TES : bolomètre supraconducteur - Modèles et mesures

(42)

Equation thermique et électrique du TES

P_i P_J C,T G,P_bath

T₀

VBIAS

R(T,I)

I

R_L L P_i+P_J =P_bath+C∂T

∂t

V =IR_L+IR(T,I) +L∂I

∂t

RL=PShunt+Rpar

(43)

Equations thermique et électrique du TES autour d’un point de fonctionnement

Rappel :

C∂T

∂t =−P_bath+P_i+P_J L∂I

∂t =V −IRL−IR(T,I)

I =I0+δI et T=T0+δT

∂δT

∂t =I₀R₀(2 +β)

C δI−1−LI

τ δT+δP C

∂δI

∂t =−RL+R0(1 +β)

L δI−LIG0

I₀L δT+δV L LI =_G^P^J⁰^α

0T₀,τel=_R ^L

L+R₀(1+β) =_R ^L

L+R_dyn,τI =₁₋^τ_L

I

(44)

Expression de la réponse du TES à partir des équations différentielles

Rappel : ∂δT

∂t =I₀R₀(2 +β)

C δI−1−LI

τ δT+δP C

∂δI

∂t =−RL+R0(1 +β)

L δI−LIG0

I₀L δT+δV L

Réponse du TES : _δP^δI

S_I(ω) = −1 V

1

L τ_elR₀LI +

1−^R_R^L

0

+jω_R^Lτ

0LI

1 τ_I +_τ¹

el

−^ω_L²^τ

I

L R₀

LI =_G^P^J⁰^α

0T₀,τel=_R ^L

L+R₀(1+β) =_R ^L

L+R_dyn,τI =₁₋^τ_L

I

(45)

NEP d’un TES

Lecourant de bruit i_n qui circule dans le TES et qui est mesuré au travers du SQUID est ramené en entrée (P) du TES :

NEP = i_n

|S_I|

En cas de forteETF →S_I = ⁻¹_V ⇒ NEP =V ×i_n NEP²[W²/Hz]

NEP² =γ4k_BT²G } phonon (γ≡temp. intermédiaire entre T etT₀)

+ 1 S_I²





 4k_BT

Rdyn

(1 +ω²τ²) LI²

| {z }

Johnson TES

+4k_BT₀R_L Rdyn²

(LI−1)²(1 +ω²τ_I²) LI²

| {z }

Johnson R_Shuntet Rpar

+i_n²

SQUID

| {z }

ampli.







LI= ^PJ_G⁰^α

0T0,τ_el= ^L

RL+R0 (1+β)= ^L

RL+Rdyn,τ_I=₁₋^τ_LI

(46)

Mesures et caractérisations

TES polarisé en tention

RShunt

I_BIAS TES

I

R_par L

I_BIAS_SQUID

V_SQUID ∝I V_BIAS

Température du bain - T_c, R(T)

Corps-noir, sources radioactives - P_i,τ_eff

Tension de polarisation - I(V), P(V), R(V), Z(ω) Mesures de bruit -τ_eff, NEP

(47)

Mesures R(V)

^(principe)

RShunt

I_BIAS R

I

R_par L

I_BIAS_SQUID

V_SQUID ∝I V_BIAS

Mesure directe :V_SQUID ∝I =I_BIAS_R ^R^Shunt

Shunt+R+Rpar

On en déduitR(V_BIAS)

( R=I_BIAS^R^Shunt_I −R_Shunt+R_par V_BIAS =R_ShuntI_BIAS_R ^R+R^par

Shunt+R+Rpar

(48)

Mesures R(V)

La mesure R(V) donne la modulation de la température du TES par la polarisation pour une température de bain fixe

mais c’est surtout une étape pour la I(V)

(49)

Mesures I(V)

La mesure I(V) donne la tension deturnoverquand on rentre dans la transition et donc enETF

mais une meilleur manière de voir l’ETF est de regarder la P(V)

(50)

Mesures P(V)

La partie plate de la P(V) donne l’effet de l’ETF qui maintien la température constante(ici il n’y a queP_J=G_moy(T_c−T₀))malgré l’évolution de la polarisation.

(51)

P(V) de pixels différents d’une même matrice à 300 mK

Il faut choisir une tension de polarisation commune oû les P(V) sont toutes plates : tous les TES ont alors la même sensibilité malgré des caractéristiques différentes

(52)

Mesure petit signal de l’impédance complexe

^(principe)

RShunt

I_BIAS+i_in R

I+i

R_par L

I_BIAS_SQUID

v_SQUID ∝i V_BIAS

Mesure directe :v_SQUID ∝i =i_in_R ^R^Shunt

Shunt+ZTES+Rpar+jLω

Z = δV_BIAS

δI =R₀(1 +β) + R₀LI

1−LI

2 +β 1 +jωτ_I

(53)

Impédance complexe du TES : Z (ω)

Fits"Impédance complexe" - Joseph Martino

(54)

Evolution du bruit de phonon en ETF

Mesures - Joseph Martino

(55)

Interprétation des mesures de bruit dans la transition

Mesures et modèle - Joseph Martino

NEP²=γ4kBT²G+ ¹

S²_I

h4k_BT R_dyn

(^1+ω²^τ²)

L_I² +^4k_R^B^T⁰^R^L

dyn2

(LI−1)²(1+ω²τ_I²) L_I²

i

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Damien Prêle -Apc

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Les détecteurs TES principes et technologie

Introduction

Introduction

Introduction

Plan

Plan : Principe de la bolométrie et thermomètre - Détection bolometrique

THz

m mm µm Å

keV MeV

Couplage avec la radiation

Absorbeur/Dissipateur

Antenne – Dissipateur

Modèle thermique de bolomètre

Réponse du bolomètre

Considération petit signal : T (t) << T

Réponse thermique du bolomètre

Plan : Principe de la bolométrie et thermomètre - Thermomètres résistifs et polarisation

Thermomètre résistif

Polarisation d’un bolomètre résistif

Polarisation en courant

Polarisation en tension

Choix d’une polarisation

Impédance de source

et de lecture

Sensibilité logarithmique du thermomètre

Résistance dynamique du thermomètre

Plan : Principe de la bolométrie et thermomètre - Schéma-block de la rétroaction

électro-thermique

Rétroaction Electrique/Thermique

Signe de la rétroaction électro-thermique

Force de la contre-réaction électro-thermique (N)ETF

Gain de boucle ouverte et fermé de l’ETF

Paramètres effectifs du bolomètre en ETF

Paradox pour un thermomètre ?

Sensibilité du bolomètre en ETF

La grandeur mesurée est une tension ou un courant image d’une puissance.

Sensibilité du bolomètre en ETF

Bruit dans un bolomètre

Plan : TES : bolomètre supraconducteur

TES : Le bolomètre supraconducteur

Strong Negative Electro-Thermal Feedback

Plan : TES : bolomètre supraconducteur - Circuit de polarisation

Polarisation en tension d’un TES

Polarisation en tension d’un TES, résistances parasites

Lecture en courant d’un TES

Lecture en courant d’un TES

Plan : TES : bolomètre supraconducteur - Modèles et mesures

Equation thermique et électrique du TES

Equations thermique et électrique du TES autour d’un point de fonctionnement

Expression de la réponse du TES à partir des équations différentielles

NEP d’un TES

Mesures et caractérisations

Mesures R(V)

Mesures R(V)

Mesures I(V)

Mesures P(V)

P(V) de pixels différents d’une même matrice à 300 mK

Mesure petit signal de l’impédance complexe

Impédance complexe du TES : Z (ω)

Evolution du bruit de phonon en ETF

Interprétation des mesures de bruit dans la transition

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