Pulsgetriebenes AC-Josephson-Spannungsnormal - Josephson Arbitrary Waveform Synthesizer
Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2017
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Körperschaft: | |
| Weitere Verfasser: | , , |
| Format: | UnknownFormat |
| Sprache: | ger |
| Veröffentlicht: |
Bremen
Fachverlag NW in der Schünemann Verlag GmbH
Januar 2017
|
| Schriftenreihe: | PTB-Bericht E, Elektrizität
109 |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
Tag hinzufügen | Zusammenfassung: | Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2017 Im Rahmen der Arbeit wurde vom Autor ein pulsgetriebenes AC-Josephson-Spannungsnormal (kurz "JAWS": Josephson Arbitrary Waveform Synthesizer) zur Erzeugung von AC Wellenformen höchster Güte entwickelt. Dies beinhaltet die Entwicklung geeigneter Schaltungsdesigns/layouts, die Optimierung von Josephson-Kontakt Parametern und die Fabrikation der Schaltungen im Reinraumzentrum der PTB. Algorithmen zur Code-Erzeugung mittels [Sigma-Delta]-Simulation wurden erstellt. Der experimentelle Aufbau wurde im Rahmen der Arbeit entwickelt und kontinuierlich optimiert. Es konnten bis zu 9000 Josephson-Kontakte in einer JAWS-Schaltung durch Verwendung von 3-fach gestapelten SNS Kontakten mit NbxSi1-x Barriere integriert werden (S: Supraleiter, N: Normalleiter). Mit 2 Schaltungen pro Chip konnte somit eine Ausgangsspannung von ca. Vsignal = 0,35 VRMS bei einer Clock-Frequenz von fclock = 15 GHz realisiert werden. Durch Nutzung eines neuartigen 8-Kanal Sympuls Pulsgenerators wurde mit 8 Schaltungen auf 4 Chips (63 000 Josephson-Kontakte) eine Spannung von 1 VRMS erreicht. Beliebige Wellenformen konnten mit exzellenter spektraler Reinheit (SNR bis -125 dBc) in einem sehr breiten Frequenzbereich synthetisiert werden: DC-Signale und AC-Wellenformen von fsignal = 2 Hz bis fsignal > 1 MHz. Es wurde nachgewiesen, dass diese Wellenformen zeitlich sehr stabil sind, und ein extrem geringes Rauschen und Drift aufzeigen. Die hohe Präzision des JAWS wurde durch einen direkten Vergleich JAWS vs. JAWS eindrucksvoll demonstriert. Für die Verbreitung von Josephson Spannungsnormalen gewinnt die Verwendbarkeit dieser in Kleinkühlern zunehmend an Bedeutung. Es wurde gezeigt, dass das JAWS problemlos im Kleinkühler betrieben werden kann. Anhand einiger ausgewählter beliebiger Wellenformen konnte die Leistungsfähigkeit des JAWS für zukünftige Anwendungen aufgezeigt werden. Einige Beispiele für erste Anwendungen wurden erläutert. Vom Autor wurden im Rahmen der Arbeit nahezu selbständig drei JAWS-Systeme aufgebaut, die nun in der elektrischen Metrologie weiterentwickelt und genutzt werden können. Dies schließt die umfangreiche Software-Entwicklung zur Code-Erzeugung, System-Steuerung und Daten-Erfassung mit ein. Mit einer Ausgangsspannung von 1 VRMS stehen nun viele Einsatzmöglichkeiten für das JAWS offen (z.B. Einsatz in Impedanz-Brücken - diese Entwicklung hat an PTB bereits begonnen). |
|---|---|
| Beschreibung: | X, 141 Seiten Illustrationen, Diagramme |
| ISBN: | 9783956063039 978-3-95606-303-9 |