Высокоэффективный термоэлектрический датчик с вольфрамовым поглотителем для регистрации одиночных фотонов экстремального ультрафиолетового диапазона - Кузанян, А. А.; Никогосян, В. Р.; Мгерян, Л. Г.; Кузанян, А. С.
Представлены результаты компьютерного моделирования процессов распространения тепла в многослойном термоэлектрическом сенсоре после поглощения одиночных фотонов экстремального ультрафиолетового диапазона длин волн. Сенсор состоит из поглотителя (W), термоэлектрического слоя (La0.99Ce0.01B6), теплоотвода (Mo) и диэлектрической подложки (Al2O3). Исследованы оптические спектры вольфрама и установлено, что сенсор с поглотителем W может обеспечить эффективную оптическую связь с фотонами экстремального ультрафиолетового диапазона. Определена оптимальная толщина поглотителя, которая обеспечит эффективное поглощение фотонов в этой области. Компьютерное моделирование проводилось с использованием метода трехмерных матриц на основе уравнения распространения тепла из ограниченного объема. Изучены временные зависимости температуры разных областей сенсора после поглощения одиночных фотонов с длинами волн 55.1, 32.627 и 27.71 нм (22.5, 38 и 44.7 эВ). Полученные результаты позволяют рассчитать отношение сигнал/шум сенсора и определить эффективность регистрации уже поглощенного фотона. Доказано, что системная эффективность терноэлектрического сенсора с вольфрамовым поглотителем может превышать 90% при регистрации одиночных фотонов экстремального ультрафиолетового диапазона. The results of computer modeling of heat propagation processes in a multilayer thermoelectric sensor after absorption of single photons of the extreme ultraviolet wavelength range are presented. The sensor consists from a W absorber, a La0.99Ce0.01B6 thermoelectric layer, a Mo heat sink, and an Al2O3 dielectric substrate. The optical spectra of tungsten are examined and it is found that a sensor with a W absorber can provide efficient optical coupling with photons of extreme ultraviolet wavelengths. The optimal thickness of the absorber that will provide effective absorption of photons in this region is determined. Computer simulation was performed using the three-dimensional matrix method based on the equation of heat propagation from a limited volume. The temporal dependences of the temperature of different areas of the sensor after absorption of single photons with wavelengths of 55.1, 32.627 and 27.71 nm (22.5, 38 and 44.7 eV) were studied. The obtained results allow calculating the signal/noise ratio of the sensor and determining the efficiency of recording an already absorbed photon. It has been proven that the system efficiency of a thermoelectric sensor with a tungsten absorber can exceed 90% when recording single photons in the extreme ultraviolet range.
Keywords: Теплопроводность