面向超导转变边缘探测器高精度可控电流源的研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 姜稣仆 |
| 答辩日期 | 2021 |
| 文献子类 | 硕士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所) |
| 导师 | 怀平 |
| 关键词 | 硬X射线自由电子激光装置 TES SQUID 程控电源 RSJ模型 |
| 英文摘要 | 超导转变边缘探测器是硬X射线自由电子激光装置(Shanghai HIgh repetitio N rate XFEL and Extreme light facility,简称“SHINE”)中部署的探测器之一,是灵敏度极高的一类低温超导探测器,广泛应用于引力波探测、毫米波观测、X射线能谱测量,暗物质测量等领域。超导转变边缘探测器的核心是超导转变边缘传感器(Transition Edge Sensor,简称“TES”)及低温读出电路超导量子干涉仪(Superconducting Quantum Interference Device,简称“SQUID”)。TES与SQUID正常工作时都需要外部电源提供偏置电流使其维持在正常态和超导态的临界点即超导转变边缘。低温器件十分灵敏,偏置电流幅度的涨落将直接影响探测器的精度和稳定性。常规实验室常使用干电池与精密电阻结合的方式或采用可编程电源进行供电,但是这些方式存在灵活性差、体积大、通信能力弱以及不稳定等缺点。本文通过分析TES和SQUID对偏置电流的需求,结合程控电源的特点,设计实现了一种以PGA900芯片为核心,可以产生和检测μV/μA量级微弱信号的高精度低噪声的小型化数字电源模块。整个模块电路尺寸小于20mm~2,其电压输出精度可以达到0.1μA,已成功为TES和SQUID提供偏置电流供电,并应用于DC-SQUID串联阵列的直流特性测量。为了更好地分析DC-SQUID串联阵列的直流特性,本文建立了适用于DC-SQUID串联阵列的直流关系方程,该方程以Josephson结的RSJ模型为基础,通过求解等效福克-普朗克方程,获得了高斯白噪声影响下DC-SQUID串联阵列直流特性的解析表达式,准确解出了DC-SQUID串联阵列的具体参数。本文所设计的电流源模块具有广泛的用途,不仅应用于TES和SQUID,而且还可以在其他更多的领域发挥重要作用,例如物理实验、小信号测量,精密仪器供电等。本文推导出了适用于DC-SQUID串联阵列的电路模型和解析方程,为今后DC-SQUID串联阵列的测试和筛选提供了理论依据。 |
| 语种 | 中文 |
| 源URL | [http://ir.sinap.ac.cn/handle/331007/33917]  |
| 专题 | 中科院上海应用物理研究所2021-2022年 |
| 作者单位 | 1.中国科学院上海应用物理研究所 2.中国科学院大学; |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 姜稣仆. 面向超导转变边缘探测器高精度可控电流源的研究[D]. 中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所). 2021. |
入库方式： OAI收割
来源：上海应用物理研究所
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