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Theses

Characterisation and modelling of the interaction between sub-Kelvin bolometric detectors and cosmic rays

Résumé : Nous avons étudié l'effet des rayons cosmiques dans les détecteurs en utilisant un bolomètre de germanium composite NTD à basse température, et une source de particules alpha comme source générique d'impulsions. Nous avons caractérisé ce bolomètre en constatant que la forme de son impulsion était due à la combinaison de sa réponse impulsionnelle (la somme de deux exponentielles doubles), et des effets liés à la position découlant de la thermalisation des phonons balistiques en phonons thermiques dans son absorbeur. Nous avons établi un schéma décrivant la forme de l'impulsion dans ce bolomètre en comparant une impulsion mathématique générique à une seconde description basée sur la physique thermique. Nous constatons que la thermalisation des phonons balistiques, suivie de la diffusion thermique, jouent un rôle important dans la forme de l'impulsion, en parallèle avec le couplage électrothermique et les effets électriques dépendant de la température. Nous avons modélisé les impulsions en observant que leur comportement peut être reproduit en tenant compte de la réflexion de phonons balistiques sur le bord de l’absorbeur, avec un couplage thermique fort au capteur central du bolomètre. Compte tenu de ces résultats, nous étudions également les effets des rayons cosmiques sur l’instrument Athena X-Ray Integral Field Unit (X-IFU), en produisant des timelines simulées et en testant la hausse de la valeur moyenne de la température (RMS) sur la plaquette du détecteur. Nous montrons que le flux thermique attendu des rayons cosmiques est au même ordre de grandeur que le maximum autorisé ΔTRMS ce qui constitue une menace sur le budget de la résolution énergétique de l'instrument.
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https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-02091039
Contributor : Abes Star :  Contact
Submitted on : Monday, April 8, 2019 - 9:49:41 AM
Last modification on : Tuesday, June 30, 2020 - 10:01:03 AM

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77467_STEVER_2019_diffusion.pd...
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  • HAL Id : tel-02091039, version 2

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Samantha Lynn Stever. Characterisation and modelling of the interaction between sub-Kelvin bolometric detectors and cosmic rays. Instrumentation and Methods for Astrophysic [astro-ph.IM]. Université Paris-Saclay, 2019. English. ⟨NNT : 2019SACLS009⟩. ⟨tel-02091039v2⟩

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