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Schnelle SQUID-basierte Ausleseelektronik für Nanostrukturierte Einzelphotonenzähler

Kirste, Alexander und Drung, Dietmar und Beyer, Jörn und Ruede, Frank und Aßmann, Cornelia und Peters, Margret und Schurig, Thomas und Haas, Philipp Moritz und Greiner-Bär, Michael und Semenov, Alexei und Hübers, Heinz-Wilhelm (2006) Schnelle SQUID-basierte Ausleseelektronik für Nanostrukturierte Einzelphotonenzähler. Kryoelektronische Bauelemente (Kryo 2006), 2006-10-03 - 2006-10-05, Ilmenau (BRD).

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Kurzfassung

Wir berichten über die Eigenschaften von rauscharmen, an der PTB entwickelten SQUID-Stromsensoren sowie deren Anwendung für die Auslesung von nanostrukturierten Hot-Spot-Detektoren. Die hierfür verwendeten SQUID-Arrays zeichnen sich durch Robustheit und einfache Handhabung bei gleichzeitig sehr günstigen Rauscheigenschaften aus. Die SQUID-Arrays, die aus 16 bzw. 25 einzelnen, in Reihe geschalteten SQUIDs bestehen, haben niedrige Eingangsinduktivitäten von etwa 3 nH und besitzen typische Stromrauschwerte von 8 pA Hz<sup>-1/2</sup> bei 4,2 K sowie 5 pA Hz<sup>-1/2</sup> bei 100 mK. Sie können im Erdmagnetfeld ohne Abschirmung abgekühlt und betrieben werden: Eine Degradierung der V(_)-Kennlinie durch Dephasierung der Einzel-SQUID-Beiträge tritt nicht auf. Das kompakte gradiometrische Design erlaubt darüber hinaus die Montage der Sensor-Chips direkt auf dem Kupferträger in unmittelbarer Nähe zum Detektor, ohne dass das Rauschen zunimmt. Erste Messungen am Detektor mit SQUID-Auslesung wurden bei 5 K unter der Verwendung der kommerziell erhältlichen DC-SQUID-Elektronik Magnicon XXF-1 durchgeführt. Einzelne vom Detektor absorbierte Photonen im sichtbaren bzw. nahen infraroten Spektralbereich erzeugen am Ausgang der SQUID-Elektronik Spannungspulse von einigen 10 mV. Deren minimale Dauer wird dabei durch die Bandbreite der SQUID-Elektronik begrenzt. In geschlossener Regelschleife (FFL-Mode) haben die Spannungspulse eine mittlere Dauer (FWHM) von 35 ns bei einer Anstiegszeit von 16 ns. Im Kleinsignalbetrieb (Amp-Mode) sinkt die Anstiegszeit auf etwa 8 ns. Die Amplitude der Spannungspulse hängt von der Energie der Photonen ab, sodass der Detektor auch eine spektrale Auflösung besitzt. Die Messung mit SQUID-Vorverstärker bei 5 K lieferte einen Wert von ungefähr 1.

Dokumentart:Konferenzbeitrag (Poster)
Titel:Schnelle SQUID-basierte Ausleseelektronik für Nanostrukturierte Einzelphotonenzähler
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-Adresse der Autoren
Kirste, AlexanderPhysikalisch- Technische Bundesanstalt
Drung, DietmarPhysikalisch- Technische Bundesanstalt
Beyer, JörnPhysikalisch- Technische Bundesanstalt
Ruede, FrankPhysikalisch- Technische Bundesanstalt
Aßmann, CorneliaPhysikalisch- Technische Bundesanstalt
Peters, MargretPhysikalisch- Technische Bundesanstalt
Schurig, ThomasPhysikalisch- Technische Bundesanstalt
Haas, Philipp MoritzNICHT SPEZIFIZIERT
Greiner-Bär, MichaelNICHT SPEZIFIZIERT
Semenov, AlexeiNICHT SPEZIFIZIERT
Hübers, Heinz-WilhelmNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Oktober 2006
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Ausleseelektronik, Energieauflösung, Nanostruktur, Photonenzähler, SQUID, supraleitender Detektor, Verstärker
Veranstaltungstitel:Kryoelektronische Bauelemente (Kryo 2006)
Veranstaltungsort:Ilmenau (BRD)
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsdatum:2006-10-03 - 2006-10-05
Veranstalter :Institut für physikalische Hochtechnologie e. V. Jena
HGF - Forschungsbereich:Verkehr und Weltraum (alt)
HGF - Programm:Weltraum (alt)
HGF - Programmthema:W - keine Zuordnung
DLR - Schwerpunkt:Weltraum
DLR - Forschungsgebiet:W - keine Zuordnung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):W -- keine Zuordnung (alt)
Standort: Berlin-Adlershof
Institute & Einrichtungen:Institut für Planetenforschung > Terahertz- und Infrarotsensorik
Hinterlegt von: Dr. Philipp Moritz Haas
Hinterlegt am:25 Okt 2006
Letzte Änderung:27 Apr 2009 13:11

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