Planare galvanisch gekoppelte supraleitende Quanteninterferenz-Detektoren auf der Basis von Hochtemperatursupraleitern und deren Anwendung in der zerstörungsfreien Prüfung:
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INHALTSVERZEICHNIS
0 EINLEITUNG 1
1 GRUNDLAGEN
3
1.1 OER SUPRALEITENDE ZUSTAND 3
1.2 YBA
2CU,07.X ALS OXIDISCHER HOCHTEMPERATURSUPRALEITER 4
1.3 JOSEPHSONKONTAKTE 5
1.3.1 DIE JOSEPHSONEFFEKTE 5
1.3.2 DAS RSJ MODELL 6
1.4 DC-SQUIDS 8
1.4.1 ALLGEMEINE SQUID-EIGENSCHAFTEN 8
1.4.2 DER GALVANISCH GEKOPPELTE DC-SQUID 11
1.5 KOMGRENZEN - JOSEPHSONKONTAKTE UND DC-SQUIDS AUF BIKRISTALLEN 12
1.6 DC-SQUID-GRADIOMETER UND MAGNETOMETER 14
1.6.1 ALLGEMEINE BETRACHTUNGEN ] 4
1.6.2 PLANARE GALVANISCH GEKOPPELTE DC-SQUID-GRADIOMETER 16
1.6.3 VERGLEICH VON EINKOPPELKONZEPTEN FUER GRADIOMETER 18
1.7 RAUSCHURSACHEN AN HTSL DC-SQUID-SENSOREN 20
2
KORNGRENZEN-JOSEPHSONKONTAKTE AUF BIKRISTALLEN 24
2.1 PRAEPARATION VON HTSL-SENSOREN AUF BIKRISTALLSUBSTRATEN 24
2.2 ELEKTRISCHES VERHALTEN VON BIKRISTALLKOMGRENZEN-JOSEPHSONKONTAKTEN
25
3 GALVANISCH GEKOPPELTE DC-SQUIDS
33
3.1 UNTERSUCHUNGEN DER GEOMETRIE DES DC-SQUIDS 33
3.1.1 NUMERISCHE SIMULATIONEN 33
3.1.2 EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN ZUM EINFLUSS DER DC-SQUID-GEOMETRIE
38
3.1.3 SYMMETRIE DER GEGENINDUKTIVITAET 43
3.2 UNTERSUCHUNGEN ZUM RAUSCHVERHALTEN GALVANISCH GEKOPPELTER DC-SQUIDS
44
3.2.1 STREUUNGEN VON L
M UND I*- BEI DER STRUKTURIERUNG VON DC-SQUIDS 44
3.2.2 ZUSAMMENFASSENDE BETRACHTUNG ALLER RAUSCHDATEN 46
3.2.3 RAUSCHBEGRENZTE STROMAUFLOESUNG ALS FUNKTION VON I
C 49
3.2.4 TEMPERATURABHAENGIGE MESSUNGEN DER RAUSCHBEGRENZTEN STROMAUFLOESUNG
52
4 OPTIMIERUNG DES LAYOUTS DER ANTENNEN DER DC-SQUID-SENSOREN 54
4.1 KALIBRIERUNG VON DC-SQUID-GRADIOMETEM UND MAGNETOMETEM 54
4.2 VERGLEICH VERSCHIEDENER ANTENNENGEOMETRIEN AUF 10X10 MM
2 SUBSTRATEN 56
4.2.1 VARIATION DER BREITE DER GRADIOMETERANTENNEN 56
4.2.2 EINSCHAETZUNG DER NAEHERUNG 'RECHTECKIGES ANTENNENLAYOUT' 58
4.2.3 VARIATION DER BREITE DER ANTENNENSTEGE 59
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN
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INHALTSVERZEICHNIS
4.2.4 VERGLEICH VON GRADIOMETERKONFIGURATIONEN AUF 10X10 MM
2 SUBSTRATEN
MIT EINER FLIP-CHIP-ANORDNUNG AUF EINEM 2" SILIZIUM-WAFER 60
4.2.5 OPTIMIERUNG DES ANTENNENLAYOUTS FUER ERWEITERTE SUBSTRATGROESSEN 62
5 NACHTRAEGLICHE JUSTIERUNG VON DC-SQUID-GRADIOMETERN 64
5.1 VERLAENGERUNG DES LOOPS DES DC-SQUIDS DURCH LASERSTRUKTURIERUNG 64
5.1.1 EXPERIMENTELLE VORAUSSETZUNGEN DER LOOPVERLAENGERUNG 64
5.1.2 VERAENDERUNG DES HUBES DER SQUID-MODULATION 67
5.1.3 VERAENDERUNG DER ENERGIEAUFLOESUNG DES DC-SQUIDS IM GRADIOMETER 69
5.1.4 BETRACHTUNG DER RAUSCHBEGRENZTEN FELDGRADIENTENAUFLOESUNG (WEISS) 70
5.1.5 BETRACHTUNG DER RAUSCHBEGRENZTEN FELDGRADIENTENAUFLOESUNG (1 HZ) 71
5.1.6 ASYMMETRIE DES DC-SQUIDS IM GRADIOMETER BEI DER LOOPVERLAENGERUNG
73
5.2 ABDUENNEN DES BEREICHES DER JOSEPHSONKONTAKTE MITTELS
ARMONENSTRAHLAETZEN 73
5.2.1 EXPERIMENTELLE TECHNIK DES ABDUENNENS DER JOSEPHSONKONTAKTE 73
5.2.2 VERAENDERUNG DER TRANSPORT VORGAENGE IN DER KOMGRENZE DURCH
ARMONENSTRAHLAETZEN 74
5.2.3 HUB DER SQUID-MODULATION UND VERAENDERUNG DER RAUSCHEIGENSCHAFTEN
DER DC-SQUIDS IM GRADIOMETER 75
5.3 KOMBINATION BEIDER VERFAHREN ZUR SENSOROPTIMIERUNG 77
5.3.1 KOMBINATION ANHAND EINES BEISPIELES 77
5.3.2 KONSEQUENZEN BEIDER VERFAHREN BEI DER HERSTELLUNG VON GRADIOMETEM
78
6 PLANARE GALVANISCH GEKOPPELTE DC-SQUID-GRADIOMETER 79
6.1 WEISSES RAUSCHEN PLANARER GALVANISCH GEKOPPELTER DC-SQUID-GRADIOMETER
79
6.2 RAUSCHEN PLANARER GALVANISCH GEKOPPELTER DC-SQUID-GRADIOMETER BEI 1
HZ
IN MAGNETISCH UND ELEKTRISCH GESCHIRMTER UMGEBUNG 81
6.3 RAUSCHEN PLANARER GALVANISCH GEKOPPELTER DC-SQUID-GRADIOMETER BEI 1
HZ
IN MAGNETISCH UND ELEKTRISCH UNABGESCHIRMTER UMGEBUNG 83
7 ANWENDUNG VON DC-SQUID-SENSOREN IN DER ZERSTOERUNGSFREIEN
PRUEFUNG
85
7.1 DIE SQUID-ZFP ALS MAGNETISCHES PRUEFVERFAHREN 85
7.1.1 ZERSTOERUNGSFREIE PRUEFUNG ALS CHARAKTERISIERUNGSMETHODE DES
MATERIALZUSTANDES 85
7.1.2 ZERSTOERUNGSFREIE PRUEFUNG MIT SQUID-SENSOREN 86
7.2 BESCHREIBUNG DES VERWENDETEN MESSSYSTEMS 89
7.3 UEBERBLICK UEBER DIE MIT DER ZFP-ANLAGE DURCHGEFUEHRTEN MESSUNGEN 91
7.4 BEISPIELE FUER UNTERSUCHUNGEN MIT WIRBELSTROEMEN 92
7.4.1 GRUNDLAGENUNTERSUCHUNGEN ZUM WIRBELSTROMMESSSYSTEM 92
7.4.2 WIRBELSTROMUNTERSUCHUNGEN AN NIETVERBINDUNGEN 94
7.4.3 UNTERSUCHUNG DER HAERTETIEFEN IN STAHLPROBEN MIT HILFE INDUZIERTER
WIRBELSTROEME 96
INHALTSVERZEICHNIS
7.5 DETEKTION MAGNETISCHER VERUNREINIGUNGEN ALS BEISPIEL FUER DIE MESSUNG
PERMANENTER MAGNETISIERUNGEN 98
8 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 99
ANHANG A
FORMELZEICHEN UND ABKUERZUNGEN
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