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> | |||
एक बोलोमीटर में | यद्यपि [[जॉनसन-नाइक्विस्ट रव]] फोनॉन 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]] होता 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 विनिमय से उत्पन्न होता है। जॉनसन-नाइक्विस्ट रव को आसानी से ऊष्मीय [[संतुलन]] पर प्रारुप किया जाता है, जहां परिपथ के सभी घटकों को एक ही तापमान पर रखा जाता है। फोनॉन रव के लिए एक सामान्य संतुलन प्रारुप आमतौर पर असंभव है क्योंकि ऊष्मीय परिपथ के विभिन्न घटक तापमान में असमान होते हैं और अधिकतर [[समय अपरिवर्तनीय|काल निश्चर]] नहीं होते हैं | [[संक्रमण एज सेंसर]] आमतौर पर आंतरिक विद्युत शक्ति में परिवर्तन से जुड़े ऋणात्मक[[ इलेक्ट्रोथर्मल प्रतिक्रिया | विद्युत ऊष्मीय पुनर्भरण]] के माध्यम से तापमान बनाए रखता है।<ref name="TES" /> | ||
एक बोलोमीटर में फोनॉन रव के कारण [[शोर-समतुल्य शक्ति|रव तुल्य शक्ति]] (एनईपी) के लिए एक अनुमानित सूत्र जब सभी घटक तापमान T के बहुत सटीक होते हैं, तो | |||
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\ NEP = \sqrt{4 k_\text{B} T^2 G}, | \ NEP = \sqrt{4 k_\text{B} T^2 G}, | ||
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जहां | जहां G तापीय चालकता है और NEP को <math>\mathrm{W/\sqrt{Hz}}</math> में मापा जाता है |<ref>[[John C. Mather|J.C. Mather]]. (1982). "Bolometer noise: nonequilibrium theory". ''Appl. Opt.'' (21): 1125–1129. {{doi|10.1364/AO.21.001125}}</ref> ऊष्मामापी संसूचकों में, अर्ध संतुलन के निकट फोनॉन रव के कारण [[आरएमएस]] ऊर्जा विभेदन <math>\delta E</math> को एक समान सूत्र का उपयोग करके वर्णित किया गया है, | ||
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जहाँ C ऊष्मा क्षमता है।<ref>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}}.</ref> | जहाँ C ऊष्मा क्षमता है।<ref>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}}.</ref> | ||
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एक वास्तविक तेजमापी या ऊष्मामापी अवशोषक और ऊष्म (बाथ) के बीच तापमान प्रवणता के कारण संतुलन में नहीं है। चूंकि ''G'' और ''C'' आम तौर पर तापमान के अरैखिक फलन हैं, एक अधिक उन्नत प्रारूप में अवशोषक और ऊष्म दोनों का तापमान सम्मिलित हो सकता है और इस तापमान सीमा में ''G'' या ''C'' को एक [[घात नियम]] (पॉवर लॉ) के रूप में माना जा सकता 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 होता 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 विनिमय से उत्पन्न होता है। जॉनसन-नाइक्विस्ट रव को आसानी से ऊष्मीय संतुलन पर प्रारुप किया जाता है, जहां परिपथ के सभी घटकों को एक ही तापमान पर रखा जाता है। फोनॉन रव के लिए एक सामान्य संतुलन प्रारुप आमतौर पर असंभव है क्योंकि ऊष्मीय परिपथ के विभिन्न घटक तापमान में असमान होते हैं और अधिकतर काल निश्चर नहीं होते हैं | संक्रमण एज सेंसर आमतौर पर आंतरिक विद्युत शक्ति में परिवर्तन से जुड़े ऋणात्मक विद्युत ऊष्मीय पुनर्भरण के माध्यम से तापमान बनाए रखता है।[1]
एक बोलोमीटर में फोनॉन रव के कारण रव तुल्य शक्ति (एनईपी) के लिए एक अनुमानित सूत्र जब सभी घटक तापमान T के बहुत सटीक होते हैं, तो
जहां G तापीय चालकता है और NEP को में मापा जाता है |[2] ऊष्मामापी संसूचकों में, अर्ध संतुलन के निकट फोनॉन रव के कारण आरएमएस ऊर्जा विभेदन को एक समान सूत्र का उपयोग करके वर्णित किया गया है,
जहाँ C ऊष्मा क्षमता है।[3]
एक वास्तविक तेजमापी या ऊष्मामापी अवशोषक और ऊष्म (बाथ) के बीच तापमान प्रवणता के कारण संतुलन में नहीं है। चूंकि G और C आम तौर पर तापमान के अरैखिक फलन हैं, एक अधिक उन्नत प्रारूप में अवशोषक और ऊष्म दोनों का तापमान सम्मिलित हो सकता है और इस तापमान सीमा में G या C को एक घात नियम (पॉवर लॉ) के रूप में माना जा सकता है।
यह भी देखें
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.
