A cryogenic test-mass suspension with flexures operating in compression for third-generation gravitational-wave detectors
本文提出一种用于爱因斯坦望远镜低温测试质量的新型硅悬挂概念设计，利用硅压缩强度高的特性，采用刚性梁与短柔性铰链组合，消除反冲质量并使用光学反弹簧，以降低热噪声并改善隔振。
2025-03-24 astro-ph.IM gr-qc physics.ins-det
First magnet operation on the cryogenic test stand Gersemi at FREIA
安装在乌普萨拉大学FREIA实验室的Gersemi低温测试台于2021年首次用于为超导磁体提供动力。作为HL-LHC计划的一部分，该低温恒温器提供4.2K至1.9K之间的工作温度。其卫星设备，如电源转换器和采集系统，允许两个超导磁体线圈被供电高达2 kA，并通过强大的失超检测和两个能量提取单元提供磁体保护。本报告介绍了Gersemi的第一次低温操作实验和安全策略，以确保磁体在操作过程中的完整性。
2021-08-24 physics.acc-ph physics.ins-det
Cryogenic readout for multiple VUV4 Multi-Pixel Photon Counters in liquid xenon
我们提出了一个阵列的性能和表征的S13370- 3050 CN（VUV 4代）多像素光子计数器由滨松制造，并配备了一个低功耗的工作在液体氙温度（~ 175 K）的光子计数器。电子设计用于读出最大尺寸为8 x 8的单个光电传感器的矩阵，并且它基于单个运算放大器。本文介绍的检波器原型采用ADI公司的电流反馈运算放大器AD 8011，但也可根据应用使用其他型号。为了使工作在不同电压下的光电传感器的增益均衡，设计了一种偏置校正电路。结果表明，单光子探测能力，使该设备的未来一代的大规模暗物质探测器的基础上液体氙，如达尔文的一个有前途的选择。
2017-12-28 hep-ex physics.ins-det
Cryopumping and Vacuum Systems
要理解在低温下运行的复杂和/或大型真空系统，需要对这种温度下的真空科学有具体的了解。在室温下，与表面具有低结合能的分子不被泵送。然而，在低温下，由于温度降低，它们的停留时间显著增加，这允许“低温泵送”。本讲座介绍了低温真空领域，讨论了表面脱附，粘附概率，热蒸发，吸附等温线，常见气体的蒸汽压，工业表面和粗糙度因素。这些方面的说明与大型哈登对撞机的情况下，解释其光束屏幕和cryosorber，泄漏和光束真空系统建模在低温环境中。最后，讨论了LHC和其他低温机器的低温束真空系统的操作。
2020-06-02 physics.acc-ph physics.ins-det
A lightweight thermal heat switch for redundant cryocooling on satellites
以前设计的空间应用的低温热开关已被优化为低质量，高结构稳定性和可靠性。热开关利用热塑性聚乙烯的大线性热膨胀系数（CTE）来驱动。一个结构模型，其中包括温度依赖的性能的致动器，推导出能够预测开关部件之间的接触压力。该压力用于热模型中，以预测不同热负载和工作温度下的开关性能。这两个模型被用来优化开关的质量和稳定性。其可靠性已通过开关的循环驱动和振动台测试得到证明。
2017-02-09 physics.ins-det
A facility for thermo-mechanical characterization of fusion magnet materials during cryogenic ion irradiation
本文介绍一种结合低温瞬态光栅光谱与离子辐照的设施，用于原位监测聚变磁体材料性能，以铜为基准实验表明热扩散率显著下降而声速稳定，为材料选择提供关键数据。
2025-06-20 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
In-situ Broadband Cryogenic Calibration for Two-port Superconducting Microwave Resonators
本文介绍了一种改进的微波校准方法，用于在低温环境中使用，基于传统的三标准校准，通过反射线（TRL）校准。修改后的校准方法利用额外的信息，从多个测量的合奏实现的超导谐振器，作为一个新的伪开放标准，以纠正错误的TRL校准。我们还演示了利用低温开关的这种现场宽带低温校准系统的实验实现。所有校准测量都在与谐振器测量相同的热循环中完成（仅需要额外的20分钟），从而避免了传统TRL校准的4个额外热循环（需要额外的12天）。在波混沌微波台球上的实验测量验证了新方法对高品质因数超导谐振器散射矩阵测量的显著改善。
2013-03-10 cond-mat.supr-con nlin.CD physics.ins-det
Thermal noise and mechanical loss of SiO$_2$/Ta$_2$O$_5$ optical coatings at cryogenic temperatures
介质镜涂层的机械损耗为引力波探测器和原子钟的腔稳定光学本振器设置了基本限制。两种方法被用来确定的机械损失：振铃测量涂层品质因数和涂层热噪声的直接测量。在这里，我们报告了一个系统的研究，从室温到4 K的反射镜的热噪声在这些温度下操作的参考腔。直接测量的热噪声被用来提取相应的SiO $_2$ /Ta $_2$ O $_5$涂层的机械损耗，这与以前报道的值进行了比较。
2020-11-11 physics.atom-ph physics.ins-det physics.optics
Passivation of Si(Li) detectors operated above cryogenic temperatures for space-based applications
这项工作评估了聚酰亚胺和聚对二甲苯-C的锂漂移硅（Si（Li））探测器的钝化的可行性。钝化的Si（Li）探测器将构成通用反粒子谱仪实验的粒子跟踪器和X射线探测器，该实验是一项气球实验，旨在探测暗物质湮灭或衰变中产生的宇宙反氘核。通过热固化聚酰亚胺实现了成功的钝化涂层，并且优化的涂层形成了对湿气和有机污染的优异屏障。钝化Si（Li）探测器在$-$ 35至$-45\,^{\circ}$ C的温度下工作时，对20 $-$ 100 keV X射线提供$\lesssim\,4$ keV能量分辨率（FWHM）。这是首次报道的硅（锂）基X射线探测器在低温以上工作的成功钝化。
2021-02-11 astro-ph.IM physics.ins-det
Compact microwave kinetic inductance nanowire galvanometer for cryogenic detectors at 4.2 K
我们提出了一个紧凑的电流传感器的基础上超导微波集总元件谐振器与纳米线动态电感，工作在4.2 K。该传感器适用于在GHz范围内的大格式阵列的低温探测器的多路复用读出。该装置由一个集总元件谐振电路组成，由单一的4纳米厚的氮化铌超导层制成。因此，与现有技术的方法相比，制造和操作显著简化。由于谐振电路电感耦合到馈电线，所以可以直接注入待测量的电流，而不需要阻抗匹配电路，从而降低了系统的复杂性。使用概念验证器件，我们在10 kHz下测得的电流本底噪声δImin为10 pA/Hz 1/2。此外，我们证明了我们的传感器的能力，以放大脉冲响应的超导纳米线单光子探测器使用GHz范围的载波有效的频分复用。
2017-09-08 cond-mat.supr-con physics.ins-det
A hybrid silicon-sapphire cryogenic Fabry-Perot cavity using hydroxide catalysis bonding
第三代引力波探测器正在研制中，将在低温下操作探测器，以减少热噪声。硅和蓝宝石在低温下具有优异的力学性能和热性能，是很有希望的试验质量块和悬浮元件的候选材料。本文介绍了蓝宝石与硅之间氢氧化物催化键合的低温热循环性能和强度测试。结果表明，尽管这两种材料的热膨胀系数相差很大，但只要控制好表面平整度和硅表面热生长的$\mathrm{SiO_2}$氧化层，键合样品仍能经受从室温到5.5 K的热循环。在冷却循环之后，对于蓝宝石和具有190 nm硅氧化厚度的硅之间的键测得3.6 $\pm 0.6$ MPa的断裂强度。利用本实验室发展起来的键合技术，我们制作了一个混合型的硅基法布里-珀罗腔。测量结果表明，该腔可以经受反复的热循环，同时保持良好的精细度。
2018-12-18 astro-ph.IM physics.ins-det physics.optics
Proof-of-concept of a xenon-based cryogenic heat pump demonstrator for future liquid xenon observatories
Institut für Kernphysik, Universität Münster（明斯特大学核物理研究所）
本文提出了一种小型低温热泵演示器，用于未来液氙观测站中去除$^{222}$Rn的高流速氙气精馏系统，通过氙作为相变工作介质，实现低温热泵的可行性验证。
2026-04-22 physics.ins-det
Observation of the Fundamental Nyquist Noise Limit in an Ultra-High $Q$-Factor Cryogenic Bulk Acoustic Wave Cavity
用直流超导量子干涉器件（SQUID）放大器在低温下观测了高$Q$体声波（BAW）谐振腔的热奈奎斯特噪声起伏。带宽为几十毫赫兹的高$Q$模式会产生信噪比高达23 dB的热波动。根据奈奎斯特噪声估计的有效温度与器件的物理温度非常一致，证实了等效电路模型的有效性以及不存在任何过量的谐振器自噪声。测量还证实，品质因数保持极高（$Q>10^8$在低阶泛音）非常弱（热）系统运动在低温下，当与相对较强的外部激励测量值相比。这一结果代表了朝着在标准量子极限下操作这种高Q声学器件迈出的一步。
2014-10-16 cond-mat.stat-mech physics.ins-det quant-ph
Squeezed States Generation using Cryogenic InP HEMT Transistor Nonlinearity
本研究的重点是产生和操纵压缩态与两个外部振荡器耦合的InP HEMT晶体管在低温下工作。首先，用量子理论分析了晶体管在5 K高频下的小信号非线性模型，并从理论上推导了相应的拉格朗日量。随后，利用勒让德变换导出了系统的总量子哈密顿量。系统的哈密顿量包括线性项和非线性项，研究了线性项和非线性项对系统态随时间演化的影响。主要结果表明，晶体管的非线性可以产生压缩态，更重要的是，它可以通过在非线性哈密顿量中引入一些特定的项来操纵。实际上，晶体管的非线性引起了电容、电感和二阶非线性效应，从而改变了外部振荡器的特性。这些变化可能会导致压缩或操纵与压缩有关的参数在振子。此外，还从理论上推导出该电路可以产生双模压缩。最后，二阶相关（光子计数统计）作为一个补充的任务进行了研究，结果表明，所设计的电路表现出反聚束，其中的正交算子表现出压缩行为。
2022-04-18 physics.ins-det quant-ph
Cryogenic loss monitors with FPGA TDC signal processing
辐射硬氦气电离室能够在真空中工作的温度范围从5 K到350 K已经设计，制造和测试，并将在费米实验室的超导辐射束测试设施的低温恒温器内使用。腔室容器由不锈钢制成，并且所使用的所有材料（包括密封件）已知是抗辐射的并且适合于在5 K下操作。这些电离室设计用于测量高达30 kRad/hr的辐射，灵敏度约为1.9 pA/（Rad/hr）。利用循环积分电流频率转换器测量信号电流，以实现低电流和宽动态范围所需的测量能力。采用基于FPGA的时间-数字转换器（TDC）来测量从循环积分器输出的脉冲之间的时间间隔的新颖方案，以确保快速的束流损失响应以及优于10位的电流测量分辨率。本文将描述所获得的结果，并强调所使用的处理技术。
2012-09-28 physics.acc-ph physics.ins-det
