Browsing by Author "Virtanen, Antti Santeri"

Now showing 1 - 1 of 1

Huoneenlämpöinen lukuvahvistin squid-pohjaista kryogeenisten ilmaisimien multiplekseriä varten
(2004) Virtanen, Antti Santeri
Helsinki University of Technology | Master's thesis
Kryogeeniset transitiokulmailmaisimet (TES) ovat osoittautuneet hyviksi alimillimetri- ja röntgenaaltoalueen signaalien ilmaisimiksi. Suuren keräysalueen ja monipikselisen kuvan saamiseksi on kehitelty kaksiulotteisia detektorimatriiseja, joiden yksittäisiä detektoreja voidaan lukea joko aikatason tai taajuustason multipleksoinnin avulla. Taajuusmultipleksoitua lukukonseptia on suunniteltu käytettävän mm. Xeus-satelliitin röntgenkamerassa. Kryogeenisten detektorien lukuelektroniikalta vaaditaan vähäistä kohinaa, pientä tehon kulutusta sekä riittävää vahvistusta. Kanavia multipleksoitaessa vahvistimen tarvitsee myös toimia laajemmalla kaistalla. Usein käytetty lukukonsepti koostuu kahdesta osasta: kryogeenisessa lämpötilassa toimivasta suprajohtavasta kvantti-interferenssilaitteesta (squid) ja huoneenlämpötilassa toimivasta vahvistimesta. Vähäkohinaisena huoneenlämpötilaosana voidaan käyttää JFET tai BJT transistorien ympärille rakennettua vahvistinta. Huoneenlämpötilaosan aiheuttama kohina on yleensä suurin lukuelektroniikan kohinaa rajoittava tekijä, joten sen suunnittelu on erityisen tärkeää koko systeemin kohinan kannalta. Tässä diplomityössä käsitellään TES-sensorien squid-pohjaista lukuelektroniikkaa ja keskitytään erityisesti vähäkohinaisten huoneenlämpötilassa toimivien transistorivahvistimien suunnitteluun sekä käytettävien komponenttien kohinamalleihin. Työssä on myös pohdittu avaruuden säteily-ympäristöä ja sen vaikutusta elektroniikan toimivuuteen. Diplomityön kokeellisessa osassa on kehitetty ja testattu vähäkohinainen squid-pohjainen lukuelektroniikka, jolla voidaan lukea usean AC-biasoidun transitio-reunailmaisimen mittaamaa säteilysignaalia multipleksoimalla taajuustasossa. Diplomityön pääpaino asettuu lukuelektroniikan huoneenlämpötilaosaan, joka on suunniteltu ja rakennettu vähäkohinaisen JFET-asteen ympärille. Squidit toimivat virtabiasoituina ja ne on sekä impedanssi, että kohinasovitettu huoneenlämpötila- elektroniikkaan käyttämällä muuntajia ja negatiivista takaisinkytkentää. Lukuelektroniikkaa on testattu onnistuneesti ilman TES:iä squidin ollessa 4 K lämpötilassa.