Entwicklung, Herstellung und Charakterisierung eines auf metallischen magnetischen Kalorimetern basierenden Detektorarrays mit 64 Pixeln und integriertem Mikrowellen-SQUID-Multiplexer

In der vorliegenden Arbeit wird die Entwicklung, Herstellung und Charakterisierung eines auf metallischen magnetischen Kalorimetern basierenden Detektorarrays mit 64 Pixeln beschrieben, das durch einen integrierten Mikrowellen-SQUID-Multiplexer ausgelesen wird. Das Ziel dieser Entwicklung bestand einerseits darin, erstmalig die Auslesung eines metallischen magnetischen Kalorimeters mithilfe eines Mikrowellen-SQUID-Multiplexers zu demonstrieren. Andererseits wurde anhand des entwickelten Detektorarrays eine im Rahmen dieser Arbeit vorgenommene Erweiterung des bisher verwendeten Multiplexer-Modells experimentell überprüft. Bei dieser Erweiterung wurden nicht nur solche Effekte in das Modell aufgenommen, die speziell bei der Auslesung von metallischen magnetischen Kalorimetern auftreten und deren Berücksichtigung für eine Optimierung des Gesamtsystems notwendig ist, sondern erstmals auch die Eigenschaften eines realen Josephson-Kontakts berücksichtigt, das heißt dessen Subgap-Widerstand und dessen intrinsische Kapazität. Es zeigte sich, dass auf dem erweiterten Modell basierende Vorhersagen und numerische Anpassungen sehr gut mit den experimentell bestimmten charakteristischen Kennlinien übereinstimmen. Ferner zeigte das Modell auch, dass durch eine Optimierung der Eigenschaften der Josephson-Kontakte sowie durch eine Anpassung verschiedener Induktivitäten und Gegeninduktivitäten die im Rahmen dieser Arbeit erreichte Energieauflösung von DeltaE_FWHM = 11 eV bei einer Energie von E = 0 keV und DeltaE_FWHM = 19 eV bei einer Energie von E = 5.9 keV um mehr als einen Faktor zwei gesenkt werden kann