KIP-Veröffentlichungen

Supraleitende Quanteninterferenzdetektoren stellen heutzutage die empfindlichsten Messgeräte mit zugleich hoher Bandbreite für magnetische Flussänderungen dar. Sie werden daher sehr häufig zu Bestimmung physikalischer Größen, die auf natürliche Weise in magnetischen Fluss gewandelt werden können, verwendet. Die Sensitivität bzw. Leistungsfähigkeit eines SQUIDs hängt dabei empfindlich von der Eigeninduktivität des SQUID sowie den Induktivitäten und Gegeninduktivitäten potentiell an das SQUID gekoppelter Spulen ab. Da die SQUID-Geometrien jedoch meist zu komplex für eine analytische Berechnung der verschiedenen Induktivitäten sind, müssen numerische Verfahren genutzt werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurde hierfür das numerische Simulationsprogramm InductEx verwendet. Zunächst werden in der Arbeitsgruppe bereits hinreichend genau charakterisierte rf- und dc-SQUIDs simuliert und mit Messwerten verglichen. Hierbei zeigte sich, dass in den meisten Fällen die gemessenen Induktivitäten präziese mit InductEx vorhergesagt werden können. Außerdem wurde mit Hilfe von InductEx ein neues dc-SQUID-Design mit niedriger Kopplung zwischen Einkoppel- und Rückkoppelspule und einer Einkoppel­spulen­induk­tivität von etwa 1 nH entwickelt. Das neue dc-SQUID wurde als Gradiometer zweiter Ordnung realisiert und die Einkoppel- und Rückkoppelspule um verschiedene Löcher eines als Achteck ausgeführten Washers gelegt, wodurch die parasitäre Kopplung im Vergleich zu bisherigen SQUID-Designs um etwa eine Größenordnung reduziert werden kann. Wie beabsichtigt konnte eine Einkoppelspuleninduktivität von ∼1,0 nH erreicht werden.

Superconducting quantum interference devices are presently the most sensitive wideband devices for measuring magnetic flux changes. Therefore they are often used to measure physical properties which can naturally be converted into magnetic flux. The performance of SQUIDs is strongly dependent on the inductance of the SQUID and on the inductances and mutual inductances of other coils potentialy coupled to the SQUID. Due to the complexity of the geometry of the SQUID, it is hardly possible to calculate the inductances by analytical means. So numerical simulations habe to be used instead. In this thesis the simulation program InductEx was used. The inductances of well-known rf- and dc-SQUIDs were simulated and compared to actual measurements. Using this procedure we were able to show that InductEx predicts for most cases the measured inductances with high precision. In addition to these simulation a new dc-SQUID-design was developed haveing a low parasitic coupling between input and feedback coil and an input inductance of approximately 1 nH. The new dc-SQUID was build as a second stage gradiometer. To reduce the parasitic coupling the input and feedback coil wound around two different holes of an octagonal washer. A reduction of the parasitic coupling by roughly one order of magnitude compared to the SQUID-design formerly developed within this working group and the intended input inductance of ∼1 nH were reached.