फोनॉन रव: Difference between revisions
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'''फोनॉन रव''', जिसे '''ऊष्मीय उच्चावच रव''' के रूप में भी जाना जाता है, ऊष्मीय द्रव्यमान और उसके आसपास के पर्यावरण के बीच [[ऊर्जा]] के यादृच्छिक विनिमय से उत्पन्न होता है। इस ऊर्जा को [[फोनॉन]] के रूप में क्वान्टित किया जाता है। प्रत्येक फोनॉन में <math>k_\text{B}T</math> क्रम की ऊर्जा होती है, जहाँ <math>k_\text{B}</math> [[बोल्ट्समान नियतांक]] है और <math>T</math> [[तापमान]] है | ऊर्जा के यादृच्छिक विनिमय से तापमान में उतार-चढ़ाव होता है। यह तब भी होता है जब ऊष्मीय द्रव्यमान और पर्यावरण [[ऊष्मीय साम्य]] में होते हैं, यानी एक ही काल औसत तापमान पर। यदि किसी उपकरण में तापमान-आश्रित [[विद्युत प्रतिरोध]] है, तो तापमान में ये उतार-चढ़ाव प्रतिरोध में उतार-चढ़ाव का कारण बनते हैं। ऐसे उपकरणों के उदाहरण जहां फोनॉन रव महत्वपूर्ण है, उनमें [[बोलोमीटर]] और [[कैलोरीमीटर (कण भौतिकी)|कैलोरीमीटर]] सम्मिलित हैं। [[ ट्रांज़िशन एज सेंसर |अतिचालक संक्रमण एज सेंसर]] (टीईएस), जिसे बोलोमीटर या कैलोरीमीटर के रूप में संचालित किया जा सकता है, एक उपकरण का एक उदाहरण है जिसके लिए फोनॉन रव कुल रव में महत्वपूर्ण योगदान दे सकता है।<ref name="TES">K.D. Irwin and G. C. Hilton (2005). Enss, C. ed. [https://books.google.com/books?id=zUxm2EHppcwC&pg=PA63 "Transition-Edge Sensors"]. ''Cryogenic Particle Detection'' (Springer): 63–150 {{ISBN|3-540-20113-0}}, {{doi|10.1007/10933596_3}}.</ref> '''यद्यपि जॉनसन-नाइक्विस्ट रव फोनॉ'''न रव के साथ कई समानताएं साझा करता है (उदाहरण के लिए [[शोर वर्णक्रमीय घनत्व|रव वर्णक्रमीय घनत्व]] तापमान पर निर्भर करता है और कम आवृत्तियों पर सफेद रव है), ये दो रव स्रोत अलग हैं। जॉनसन-नाइक्विस्ट रव [[इलेक्ट्रॉन]]ों की यादृच्छिक ऊष्मीय गति से उत्पन्न होता है, जबकि फोनॉन रव फोनॉन के यादृच्छिक आदान-प्रदान से उत्पन्न होता है। जॉनसन-नाइक्विस्ट रव को आसानी से ऊष्मीय संतुलन पर मॉडल किया जाता है, जहां सर्किट के सभी घटकों को एक ही तापमान पर रखा जाता है। फोनॉन रव के लिए एक सामान्य संतुलन मॉडल आमतौर पर असंभव है क्योंकि ऊष्मीय सर्किट के विभिन्न घटक तापमान में गैर-समान होते हैं और अक्सर [[समय अपरिवर्तनीय]] नहीं होते हैं, जैसा कि डिटेक्टर पर घटना वाले कणों से कभी-कभी ऊर्जा जमाव में होता है। ट्रांज़िशन एज सेंसर आमतौर पर आंतरिक विद्युत शक्ति में परिवर्तन से जुड़े नकारात्मक [[ इलेक्ट्रोथर्मल प्रतिक्रिया | इलेक्ट्रोऊष्मीय प्रतिक्रिया]] के माध्यम से तापमान बनाए रखता है।<ref name=TES/> | |||
एक बोलोमीटर में | एक बोलोमीटर में फोनॉन रव के कारण [[शोर-समतुल्य शक्ति|रव-समतुल्य शक्ति]] (एनईपी) के लिए एक अनुमानित सूत्र जब सभी घटक तापमान टी के बहुत करीब होते हैं | ||
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जहां जी तापीय चालकता है और एनईपी को मापा जाता है <math>\mathrm{W/\sqrt{Hz}}</math>.<ref>[[John C. Mather|J.C. Mather]]. (1982). "Bolometer noise: nonequilibrium theory". ''Appl. Opt.'' (21): 1125–1129. {{doi|10.1364/AO.21.001125}}</ref> कैलोरीमेट्रिक डिटेक्टरों में, रूट का मतलब वर्ग ऊर्जा रिज़ॉल्यूशन होता है <math>\delta E</math> अर्ध-संतुलन के निकट | जहां जी तापीय चालकता है और एनईपी को मापा जाता है <math>\mathrm{W/\sqrt{Hz}}</math>.<ref>[[John C. Mather|J.C. Mather]]. (1982). "Bolometer noise: nonequilibrium theory". ''Appl. Opt.'' (21): 1125–1129. {{doi|10.1364/AO.21.001125}}</ref> कैलोरीमेट्रिक डिटेक्टरों में, रूट का मतलब वर्ग ऊर्जा रिज़ॉल्यूशन होता है <math>\delta E</math> अर्ध-संतुलन के निकट फोनॉन रव के कारण एक समान सूत्र का उपयोग करके वर्णन किया गया है, | ||
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फोनॉन रव, जिसे ऊष्मीय उच्चावच रव के रूप में भी जाना जाता है, ऊष्मीय द्रव्यमान और उसके आसपास के पर्यावरण के बीच ऊर्जा के यादृच्छिक विनिमय से उत्पन्न होता है। इस ऊर्जा को फोनॉन के रूप में क्वान्टित किया जाता है। प्रत्येक फोनॉन में क्रम की ऊर्जा होती है, जहाँ बोल्ट्समान नियतांक है और तापमान है | ऊर्जा के यादृच्छिक विनिमय से तापमान में उतार-चढ़ाव होता है। यह तब भी होता है जब ऊष्मीय द्रव्यमान और पर्यावरण ऊष्मीय साम्य में होते हैं, यानी एक ही काल औसत तापमान पर। यदि किसी उपकरण में तापमान-आश्रित विद्युत प्रतिरोध है, तो तापमान में ये उतार-चढ़ाव प्रतिरोध में उतार-चढ़ाव का कारण बनते हैं। ऐसे उपकरणों के उदाहरण जहां फोनॉन रव महत्वपूर्ण है, उनमें बोलोमीटर और कैलोरीमीटर सम्मिलित हैं। अतिचालक संक्रमण एज सेंसर (टीईएस), जिसे बोलोमीटर या कैलोरीमीटर के रूप में संचालित किया जा सकता है, एक उपकरण का एक उदाहरण है जिसके लिए फोनॉन रव कुल रव में महत्वपूर्ण योगदान दे सकता है।[1] यद्यपि जॉनसन-नाइक्विस्ट रव फोनॉन रव के साथ कई समानताएं साझा करता है (उदाहरण के लिए रव वर्णक्रमीय घनत्व तापमान पर निर्भर करता है और कम आवृत्तियों पर सफेद रव है), ये दो रव स्रोत अलग हैं। जॉनसन-नाइक्विस्ट रव इलेक्ट्रॉनों की यादृच्छिक ऊष्मीय गति से उत्पन्न होता है, जबकि फोनॉन रव फोनॉन के यादृच्छिक आदान-प्रदान से उत्पन्न होता है। जॉनसन-नाइक्विस्ट रव को आसानी से ऊष्मीय संतुलन पर मॉडल किया जाता है, जहां सर्किट के सभी घटकों को एक ही तापमान पर रखा जाता है। फोनॉन रव के लिए एक सामान्य संतुलन मॉडल आमतौर पर असंभव है क्योंकि ऊष्मीय सर्किट के विभिन्न घटक तापमान में गैर-समान होते हैं और अक्सर समय अपरिवर्तनीय नहीं होते हैं, जैसा कि डिटेक्टर पर घटना वाले कणों से कभी-कभी ऊर्जा जमाव में होता है। ट्रांज़िशन एज सेंसर आमतौर पर आंतरिक विद्युत शक्ति में परिवर्तन से जुड़े नकारात्मक इलेक्ट्रोऊष्मीय प्रतिक्रिया के माध्यम से तापमान बनाए रखता है।[1]
एक बोलोमीटर में फोनॉन रव के कारण रव-समतुल्य शक्ति (एनईपी) के लिए एक अनुमानित सूत्र जब सभी घटक तापमान टी के बहुत करीब होते हैं
जहां जी तापीय चालकता है और एनईपी को मापा जाता है .[2] कैलोरीमेट्रिक डिटेक्टरों में, रूट का मतलब वर्ग ऊर्जा रिज़ॉल्यूशन होता है अर्ध-संतुलन के निकट फोनॉन रव के कारण एक समान सूत्र का उपयोग करके वर्णन किया गया है,
जहाँ C ऊष्मा क्षमता है।[3] एक वास्तविक बोलोमीटर या कैलोरीमीटर अवशोषक और स्नान के बीच तापमान प्रवणता के कारण संतुलन में नहीं है। चूंकि जी और सी आम तौर पर तापमान के गैर-रेखीय कार्य हैं, एक अधिक उन्नत मॉडल में अवशोषक और स्नान दोनों का तापमान शामिल हो सकता है और इस तापमान सीमा में जी या सी को एक शक्ति कानून के रूप में माना जा सकता है।
यह भी देखें
- ऊष्मीय उच्चावच
संदर्भ
- ↑ 1.0 1.1 K.D. Irwin and G. C. Hilton (2005). Enss, C. ed. "Transition-Edge Sensors". Cryogenic Particle Detection (Springer): 63–150 ISBN 3-540-20113-0, doi:10.1007/10933596_3.
- ↑ J.C. Mather. (1982). "Bolometer noise: nonequilibrium theory". Appl. Opt. (21): 1125–1129. doi:10.1364/AO.21.001125
- ↑ S.H. Moseley, J.C. Mather and D. McCammon (1984). "Thermal detectors as x-ray spectrometers". J. Appl. Phys. (56): 1257–1262 doi:10.1063/1.334129.
