Desenvolvimento de simulador para o sistema multiplexador SQUID de micro-ondas baseado em calorímetros metálicos magnéticos

Página do item simplificado
dc.contributor.advisor-co1Kunzler, Jonas Augusto
dc.contributor.advisor1Lemos, Rodrigo Pinto
dc.contributor.referee1Lemos, Rodrigo Pinto
dc.contributor.referee1Kunzler, Jonas Augusto
dc.contributor.referee1Castro, Marcelo Stehling de
dc.contributor.referee1Sousa, Marcos Antônio de
dc.contributor.referee1Castro, Marcos Antônio de
dc.creatorCunha, João Vitor Rezende da
dc.date.accessioned2022-06-29T14:18:37Z
dc.date.available2022-06-29T14:18:37Z
dc.date.issued2021-01-18
dc.description.abstractThis work focuses on two main objectives: to study the phenomena of detection of fundamental particles incidence in a system called microwave SQUID multiplexer and to present the current results of a simulation toolbox developed for the multiplexer. This system can detect detecting little quantities of energy that are absorbed in pixels of magnetic metallic calorimeters detectors that operate in cryogenic regions (extremely close to absolute zero). This type of detector has a para-magnetic metallic sensor that is positioned in a weak magnetic field region and due to small temperature fluctuations caused by the incidence of energized particles, it converts into a magnetic flux variation. These sensors are integrated in the microwave SQUID multiplexer system and these flux variations due to incident energized particles can be read electronically by using high-precision interferometers such as the SQUID. Its behavior is analogue to a variable coil, which is controlled by the present magnetic flux variation. This coil is connected to a quarter wave resonator acting as a termination of a superconducting transmission line. By this, the resonance frequency of the entire cluster, also considering the presence of a coupling capacitance, will be modulated according to the magnetic flux translated by the SQUID. Besides the flux that came from energized particles, the current system employs a magnetic flux ramp modulation that adjusts the operating point of the SQUID. By this, this multiplexing system is capable of realize the communication of hundreds or thousands of sensors using hardware for signal processing and therefore the strategy of frequency division is adopted, operating in the spectrum region that goes from 4 GHz to 8 GHz. A comb of complex carrier wave frequencies is used in the resonator’s circuits, performing a phase and amplitude modulation according to each resonator behavior and at the end of the chain the information obtained can be demodulated and estimated. This work also contemplates the development of a simulation model of this technology based on the current stage of the ECHo project and displayed in the MATLAB programming language. For this purpose, a good programming practices manual was also developed in order to support the process of creating and updating of the toolbox. Through the results obtained in simulations, it is intended to validate the toolbox developed by reproducing results already presented in the literature of this technology. Possible future discussions will also be presented in order to continue studies in this area.pt_BR
dc.description.resumoEste trabalho concentra-se em dois objetivos principais: estudar o fenômeno da detecção de incidência de partículas elementares no sistema denominado multiplexador SQUID de micro-ondas e apresentar os resultados obtidos através do desenvolvimento de uma toolbox de simulação para o multiplexador. O sistema em questão é capaz de registrar sensíveis quantidades de energia que são absorvidas em pixels de detectores do tipo calorímetros metálico magnéticos, que operam em regiões criogênicas (próximas ao zero bsoluto). Esse tipo de detector possui um sensor metálico paramagnético posicionado em uma região de campo magnético fraco e ao sofrer flutuações de temperatura devido a incidência de partículas energizadas, converte-a em uma variação de fluxo magnético. Esses sensores estão integrados ao sistema do multiplexador e as variações resultantes da absorção de partículas energizadas podem ser lidas eletronicamente através do emprego de interferômetros de alta precisão como o dispositivo supercondutor de interferência quântica (SQUID). Dentro do sistema do multiplexador, o SQUID tem comportamento análogo à um indutor variável, que é controlado pela variação de fluxo magnético no calorímetro. O indutor referente ao dispositivo é conectado à um ressonador de quarto de onda, funcionando como uma terminação de uma linha de transmissão supercondutora. Dessa maneira, a frequência de ressonância de todo o ramo, considerando também a presença de uma capacitância de acoplamento, será modulada de acordo com o fluxo magnético traduzido pelo SQUID. Além do fluxo proveniente da incidência de partículas energizadas, o sistema atual emprega uma modulação por rampa de fluxo magnético que ajusta o ponto de operação do SQUID. A partir disso, o multiplexador em questão propõe-se a realizar a comunicação de centenas ou milhares de sensores com hardware de processamento de sinais e por isso a estratégia de divisão de frequência é adotada, operando na região do espectro que vai de 4 GHz até 8 GHz. Um pente de frequências de ondas portadoras complexas é introduzido nos circuitos ressonadores, sendo moduladas em fase e amplitude de acordo com o comportamento de cada ressonador e ao final da cadeia de processamento, estas informações podem ser demoduladas e estimadas. O trabalho também contempla o desenvolvimento de um modelo de simulação esta tecnologia baseada no estágio atual do projeto ECHo, realizado na linguagem de programação MATLAB. Para isso, foi desenvolvido também um manual de boas práticas de programação com o intuito de facilitar o processo de criação e atualização da toolbox. Através dos resultados obtidos nas simulações, pretende-se validar a toolbox desenvolvida por reproduzirem resultados já apresentados na literatura dessa tecnologia. Também será apresentado possíveis discussões futuras para dar continuidade aos estudos desta área.pt_BR
dc.identifier.citationCUNHA, João Vitor Rezende da. Desenvolvimento de simulador para o sistema multiplexador SQUID de micro-ondas baseado em calorímetros metálicos magnéticos. 2021. 84 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) - Escola de Engenharia Elétrica, Mecânica e de Computação, Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2021.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.bc.ufg.br/handle/ri/20896
dc.language.isoporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Goiáspt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.courseEngenharia Mecânica (RG)pt_BR
dc.publisher.departmentEscola de Engenharia Elétrica, Mecânica e de Computação - EMC (RG)pt_BR
dc.publisher.initialsUFGpt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/*
dc.subjectMuSQUIDmuxpt_BR
dc.subjectSimulaçãopt_BR
dc.subjectMatlabpt_BR
dc.subjectAlgorithms and computer programmingpt_BR
dc.subjectMicrowave SQUID multiplexerpt_BR
dc.subjectTelecommunications theorypt_BR
dc.subjectMultiplexingpt_BR
dc.subjectParticle physicspt_BR
dc.subjectSimulationpt_BR
dc.titleDesenvolvimento de simulador para o sistema multiplexador SQUID de micro-ondas baseado em calorímetros metálicos magnéticospt_BR
dc.typeTCCpt_BR

Arquivos

Pacote Original
Agora exibindo 1 - 1 de 1
Imagem de Miniatura
Nome:
TCCG - Engenharia Mecânica - João Vitor Rezende da Cunha - 2021.pdf
Tamanho:
7.24 MB
Formato:
Adobe Portable Document Format
Descrição:
Baixar
Licença do Pacote
Agora exibindo 1 - 1 de 1
Nenhuma Miniatura disponível
Nome:
license.txt
Tamanho:
1.71 KB
Formato:
Item-specific license agreed upon to submission
Descrição:
Baixar

Coleções

EMC - Trabalhos de Conclusão de Curso