Rauscharme Stromsensor-dc-SQUIDs mit Impedanzanpassung für metallische magnetische Kalorimeter

In der vorliegenden Arbeit wird die Entwicklung und Herstellung von dc-SQUIDs für die Auslese magnetischer Mikrokalorimeter beschrieben. Magnetische Mikrokalorimeter sind kryogene Teilchendetektoren, die eine im Detektor deponierte Energie mit Hilfe eines paramagnetischen Temperatursensors und eines Stromsensor-SQUIDs in ein zur eingebrachten Energie proportionales Spannungssignal umwandeln. Zur Maximierung des Auflösungsvermögens des Detektors muss die Eingangsimpedanz des SQUIDs an die Impedanz des Detektors angepasst und das weiße Rauschen des SQUIDs minimiert werden. Letzteres wurde in dieser Arbeit durch die Einführung eines neuen Herstellungsprozesses für Josephson-Kontakte umgesetzt, um die Kapazität der Kontakte und damit das SQUID-Rauschen zu reduzieren. Zusätzlich wurden für drei in der Arbeitsgruppe aktuell im Aufbau befindliche Detektoren Stromsensor-SQUIDs mit angepasster Impedanz entwickelt. Mit Hilfe des neuen Herstellungsprozesses konnte die Kapazität der Josephson-Kontakte mehr als einen Faktor 4 gesenkt und eine Reduktion des weißen Rauschens der SQUIDs um etwa einen Faktor 2 bewirkt werden. Durch die verbesserte Impedanzanpassung zwischen den entwickelten SQUIDs und den Detektoren konnte die Fluss-zu-Fluss-Übertragung um bis zu 60% im Vergleich zu den bisher verwendeten SQUIDs gesteigert werden. Für die Energieauflösung der Detektoren ergibt sich daraus eine perspektivische Verbesserung um bis zu 40%