QUBIC V: Cryogenic system design and performance
- Autores
- Masi, S.; Battistelli, E. S.; De Bernardis, P.; Chapron, C.; Columbro, F.; Coppolecchia, A.; D’Alessandro, G.; De Petris, M.; Grandsire, L.; Hamilton, J. C.; Lamagna, L.; Marnieros, S.; Mele, L.; May, A.; Almela, Daniel Alejandro; Cobos Cerutti, Agustin Cleto; Duca, Clara; Etchegoyen, Alberto; Ferreyro, Luciano Pablo; Gamboa Lerena, Martín Miguel; García Redondo, Manuel Elías; Hampel, Matias Rolf; Harari, Diego Dario; Melo, Diego Gabriel; Pastoriza, Hernan; Platino, Manuel; Rasztocky, Emiliano; Scoccola, Claudia Graciela; Supanitsky, Alberto Daniel; Wright, María
- Año de publicación
- 2021
- Idioma
- inglés
- Tipo de recurso
- artículo
- Estado
- versión publicada
- Descripción
- Current experiments aimed at measuring the polarization of the Cosmic Microwave Background (CMB) use cryogenic detector arrays with cold optical systems to boost their mapping speed. For this reason, large volume cryogenic systems with large optical windows, working continuously for years, are needed. The cryogenic system of the QUBIC (Q & U Bolometric Interferometer for Cosmology) experiment solves a combination of simultaneous requirements: very large optical throughput (∼40 cm2sr), large volume (∼1 m3) and large mass (∼165 kg) of the cryogenic instrument. Here we describe its design, fabrication, experimental optimization and validation in the Technological Demonstrator configuration. The QUBIC cryogenic system is based on a large volume cryostat that uses two pulse-tube refrigerators to cool the instrument to ∼3 K. The instrument includes the cryogenic polarization modulator, the corrugated feedhorn array, and the lower temperature stages: a 4He evaporator cooling the interferometer beam combiner to ∼1 K and a 3He evaporator cooling the focal-plane detector arrays to ∼0.3 K. The cryogenic system has been tested and validated for more than 6 months of continuous operation. The detector arrays have reached a stable operating temperature of 0.33 K, while the polarization modulator has operated at a ∼10 K base temperature. The system has been tilted to cover the boresight elevation range 20°-90° without significant temperature variations. The instrument is now ready for deployment to the high Argentinean Andes.
Fil: Masi, S.. Università degli studi di Roma "La Sapienza"; Italia. Istituto Nazionale di Fisica Nucleare; Italia
Fil: Battistelli, E. S.. Università degli studi di Roma "La Sapienza"; Italia. Istituto Nazionale di Fisica Nucleare; Italia
Fil: De Bernardis, P.. Università degli studi di Roma "La Sapienza"; Italia. Istituto Nazionale di Fisica Nucleare; Italia
Fil: Chapron, C.. Universite de Paris; Francia
Fil: Columbro, F.. Università degli studi di Roma "La Sapienza"; Italia. Istituto Nazionale di Fisica Nucleare; Italia
Fil: Coppolecchia, A.. Università degli studi di Roma "La Sapienza"; Italia. Istituto Nazionale di Fisica Nucleare; Italia
Fil: D’Alessandro, G.. Università degli studi di Roma "La Sapienza"; Italia. Istituto Nazionale di Fisica Nucleare; Italia
Fil: De Petris, M.. Università degli studi di Roma "La Sapienza"; Italia. Istituto Nazionale di Fisica Nucleare; Italia
Fil: Grandsire, L.. Universite de Paris; Francia
Fil: Hamilton, J. C.. Universite de Paris; Francia
Fil: Lamagna, L.. Università degli studi di Roma "La Sapienza"; Italia. Istituto Nazionale di Fisica Nucleare; Italia
Fil: Marnieros, S.. Centre National de la Recherche Scientifique; Francia
Fil: Mele, L.. Università degli studi di Roma "La Sapienza"; Italia. Istituto Nazionale di Fisica Nucleare; Italia
Fil: May, A.. University of Manchester; Reino Unido
Fil: Almela, Daniel Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; Argentina
Fil: Cobos Cerutti, Agustin Cleto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; Argentina
Fil: Duca, Clara. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; Argentina
Fil: Etchegoyen, Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; Argentina
Fil: Ferreyro, Luciano Pablo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; Argentina
Fil: Gamboa Lerena, Martín Miguel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata; Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas; Argentina
Fil: García Redondo, Manuel Elías. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; Argentina
Fil: Hampel, Matias Rolf. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; Argentina
Fil: Harari, Diego Dario. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina
Fil: Melo, Diego Gabriel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; Argentina
Fil: Pastoriza, Hernan. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina
Fil: Platino, Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; Argentina
Fil: Rasztocky, Emiliano. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata; Argentina. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Instituto Argentino de Radioastronomía. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto Argentino de Radioastronomía; Argentina
Fil: Scoccola, Claudia Graciela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata; Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas; Argentina
Fil: Supanitsky, Alberto Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; Argentina
Fil: Wright, María. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. University of Manchester; Reino Unido - Materia
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CMBR EXPERIMENTS
CMB POLARIZATION
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- acceso abierto
- Condiciones de uso
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- Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
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The cryogenic system of the QUBIC (Q & U Bolometric Interferometer for Cosmology) experiment solves a combination of simultaneous requirements: very large optical throughput (∼40 cm2sr), large volume (∼1 m3) and large mass (∼165 kg) of the cryogenic instrument. Here we describe its design, fabrication, experimental optimization and validation in the Technological Demonstrator configuration. The QUBIC cryogenic system is based on a large volume cryostat that uses two pulse-tube refrigerators to cool the instrument to ∼3 K. The instrument includes the cryogenic polarization modulator, the corrugated feedhorn array, and the lower temperature stages: a 4He evaporator cooling the interferometer beam combiner to ∼1 K and a 3He evaporator cooling the focal-plane detector arrays to ∼0.3 K. The cryogenic system has been tested and validated for more than 6 months of continuous operation. The detector arrays have reached a stable operating temperature of 0.33 K, while the polarization modulator has operated at a ∼10 K base temperature. The system has been tilted to cover the boresight elevation range 20°-90° without significant temperature variations. The instrument is now ready for deployment to the high Argentinean Andes.Fil: Masi, S.. Università degli studi di Roma "La Sapienza"; Italia. Istituto Nazionale di Fisica Nucleare; ItaliaFil: Battistelli, E. S.. Università degli studi di Roma "La Sapienza"; Italia. Istituto Nazionale di Fisica Nucleare; ItaliaFil: De Bernardis, P.. Università degli studi di Roma "La Sapienza"; Italia. Istituto Nazionale di Fisica Nucleare; ItaliaFil: Chapron, C.. Universite de Paris; FranciaFil: Columbro, F.. Università degli studi di Roma "La Sapienza"; Italia. Istituto Nazionale di Fisica Nucleare; ItaliaFil: Coppolecchia, A.. Università degli studi di Roma "La Sapienza"; Italia. 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The instrument includes the cryogenic polarization modulator, the corrugated feedhorn array, and the lower temperature stages: a 4He evaporator cooling the interferometer beam combiner to ∼1 K and a 3He evaporator cooling the focal-plane detector arrays to ∼0.3 K. The cryogenic system has been tested and validated for more than 6 months of continuous operation. The detector arrays have reached a stable operating temperature of 0.33 K, while the polarization modulator has operated at a ∼10 K base temperature. The system has been tilted to cover the boresight elevation range 20°-90° without significant temperature variations. The instrument is now ready for deployment to the high Argentinean Andes. Fil: Masi, S.. Università degli studi di Roma "La Sapienza"; Italia. Istituto Nazionale di Fisica Nucleare; Italia Fil: Battistelli, E. S.. Università degli studi di Roma "La Sapienza"; Italia. Istituto Nazionale di Fisica Nucleare; Italia Fil: De Bernardis, P.. 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Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; Argentina Fil: Etchegoyen, Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; Argentina Fil: Ferreyro, Luciano Pablo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; Argentina Fil: Gamboa Lerena, Martín Miguel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata; Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas; Argentina Fil: García Redondo, Manuel Elías. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; Argentina Fil: Hampel, Matias Rolf. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; Argentina Fil: Harari, Diego Dario. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina Fil: Melo, Diego Gabriel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; Argentina Fil: Pastoriza, Hernan. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina Fil: Platino, Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; Argentina Fil: Rasztocky, Emiliano. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata; Argentina. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Instituto Argentino de Radioastronomía. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto Argentino de Radioastronomía; Argentina Fil: Scoccola, Claudia Graciela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata; Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas; Argentina Fil: Supanitsky, Alberto Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; Argentina Fil: Wright, María. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. University of Manchester; Reino Unido |
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Current experiments aimed at measuring the polarization of the Cosmic Microwave Background (CMB) use cryogenic detector arrays with cold optical systems to boost their mapping speed. For this reason, large volume cryogenic systems with large optical windows, working continuously for years, are needed. The cryogenic system of the QUBIC (Q & U Bolometric Interferometer for Cosmology) experiment solves a combination of simultaneous requirements: very large optical throughput (∼40 cm2sr), large volume (∼1 m3) and large mass (∼165 kg) of the cryogenic instrument. Here we describe its design, fabrication, experimental optimization and validation in the Technological Demonstrator configuration. The QUBIC cryogenic system is based on a large volume cryostat that uses two pulse-tube refrigerators to cool the instrument to ∼3 K. The instrument includes the cryogenic polarization modulator, the corrugated feedhorn array, and the lower temperature stages: a 4He evaporator cooling the interferometer beam combiner to ∼1 K and a 3He evaporator cooling the focal-plane detector arrays to ∼0.3 K. The cryogenic system has been tested and validated for more than 6 months of continuous operation. The detector arrays have reached a stable operating temperature of 0.33 K, while the polarization modulator has operated at a ∼10 K base temperature. The system has been tilted to cover the boresight elevation range 20°-90° without significant temperature variations. The instrument is now ready for deployment to the high Argentinean Andes. |
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