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Schnelle SQUID-basierte Ausleseelektronik für Nanostrukturierte Einzelphotonenzähler

Kirste, Alexander and Drung, Dietmar and Beyer, Jörn and Ruede, Frank and Aßmann, Cornelia and Peters, Margret and Schurig, Thomas and Haas, Philipp Moritz and Greiner-Bär, Michael and Semenov, Alexei and 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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Abstract

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.

Document Type:Conference or Workshop Item (Poster)
Title:Schnelle SQUID-basierte Ausleseelektronik für Nanostrukturierte Einzelphotonenzähler
Authors:
AuthorsInstitution or Email of Authors
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 MoritzUNSPECIFIED
Greiner-Bär, MichaelUNSPECIFIED
Semenov, AlexeiUNSPECIFIED
Hübers, Heinz-WilhelmUNSPECIFIED
Date:October 2006
Status:Published
Keywords:Ausleseelektronik, Energieauflösung, Nanostruktur, Photonenzähler, SQUID, supraleitender Detektor, Verstärker
Event Title:Kryoelektronische Bauelemente (Kryo 2006)
Event Location:Ilmenau (BRD)
Event Type:international Conference
Event Dates:2006-10-03 - 2006-10-05
Organizer:Institut für physikalische Hochtechnologie e. V. Jena
HGF - Research field:Aeronautics, Space and Transport (old)
HGF - Program:Space (old)
HGF - Program Themes:W - no assignement
DLR - Research area:Space
DLR - Program:W - no assignement
DLR - Research theme (Project):W -- no assignement (old)
Location: Berlin-Adlershof
Institutes and Institutions:Institute of Planetary Research > Terahertz and Infrared Sensors
Deposited By: Dr. Philipp Moritz Haas
Deposited On:25 Oct 2006
Last Modified:27 Apr 2009 13:11

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