西蒙斯天文台的降温策略与瞬态热模拟
天体物理仪器与方法
2018-08-27 v1 宇宙学与河外天体物理
摘要
西蒙斯天文台（SO）将通过一系列望远镜对宇宙微波背景（CMB）进行精密偏振测量，这些望远镜将覆盖从角分至数十度的角尺度，包含超过 60,000 个探测器，并在 27 GHz 至 270 GHz 的频带内进行观测。SO 将由一个六米口径望远镜初始耦合约 35,000 个探测器，以及一组 0.5m 孔径折射式相机耦合额外 30,000 多个探测器组成。大口径望远镜接收机（LATR）耦合于六米交叉 Dragone 望远镜，直径 2.4m，重逾 3 吨，并具有五个低温级（80 K、40 K、4 K、1 K 和 100 mK）。LATR 通过 13 个独立的包含低温光学元件和探测器的光学管耦合到望远镜。低温恒温器将由两台 Cryomech PT90（80 K）和三台 Cryomech PT420（40 K 和 4 K）脉冲管制冷机冷却，1 K 和 100 mK 级由商用稀释制冷系统冷却。第二个组件，小口径望远镜（SAT），是一个直径 42cm 的单光学管折射式相机。SAT 各级的冷却由两台 Cryomech PT420 提供，其中一台专用于稀释制冷系统，将焦平面冷却至 100 mK。SO 将部署共三台 SAT。为估算给定尺寸与复杂度的相机系统的降温时间，编写了基于隐式求解器的有限差分代码来模拟两台低温恒温器的瞬态热行为。本文给出的模拟结果预测 LATR 降温需 35 天。模拟表明，各级之间附加热开关可有效分配降温功率并缩短 LATR 降温所需时间。SAT 预计在一周内降温，满足 SO 设计目标。
引用
@article{arxiv.1808.07896,
title = {Cooldown Strategies and Transient Thermal Simulations for the Simons Observatory},
author = {Gabriele Coppi and Zhilei Xu and Aamir Ali and Mark J. Devlin and Simon Dicker and Nicholas Galitzki and Patricio A. Gallardo and Brian Keating and Michele Limon and Marius Longu and Andrew J. May and Jeff McMahon and Michael D. Niemack and Jack L. Orlowski-Scherer and Lucio Piccirillo and Giuseppe Puglisi and Maria Salatino and Sara M. Simon and Grant Teply and Robert Thornton and Eve M. Vavagiakis and Ningfeng Zhu},
journal= {arXiv preprint arXiv:1808.07896},
year = {2018}
}