KIP-Veröffentlichungen

In der vorliegenden Arbeit werden der Aufbau zur Messung der Wechselfeldsuzeptibilität einer gesputterten paramagnetischen Au:166Er255ppm-Schicht und die hiermit im Temperaturbereich zwischen 26mK und 1K erzielten Ergebnisse diskutiert. Verdünnte paramagnetische Legierungen aus Erbium und Gold, Au:Er, dienen seit einigen Jahren erfolgreich als Temperatursensoren in metallischen magnetischen Kalorimetern, Tieftemperatur-Teilchendetektoren mit hoher Energieauflösung, in welchen die Energie jedes nachgewiesenen Teilchens durch die Amplitude des einhergehenden kurzzeitigen Magnetisierungseinbruchs des Sensors bestimmt wird.
Die Messungen wurden durchgeführt, um den Einfluss des Sensormaterials Au:Er auf die Signalform der Detektoren und das Rauschen des Detektorsignals zu untersuchen. Überraschenderweise nimmt der Realteil der Suszeptibilität mit steigender Frequenz bereits bei Frequenzen unter 1 kHz ab, wobei der Betrag des Imaginärteils messbar ist und zunimmt.
Qualitativ entspricht das beobachtete Verhalten demjenigen, welches in der Literatur für paramagnetische Legierungen nahe der Spinglastemperatur berichtet wird, allerdings befindet sich die hier diskutierte Legierung um eine bis drei Größenordnungen über der Übergangstemperatur.
Das über das Fluktuations-Dissipations-Theorem aus dem gemessenen Imaginärteil der Suszeptibilität berechnete Rauschen stimmt sehr gut mit einem Beitrag zur spektralen Leistungsdichte des Rauschens des Detektorsignals überein, der zu niedrigen
Frequenzen wie f^n mit etwa n=1 zunimmt.
Die hier diskutierten Daten bestätigen in neuer Tiefe die bisherige Vermutung, dass das Ensemble schwach wechselwirkender Er-Ionen dieser paramagnetischen Sensoren für diesen Beitrag zum Rauschen verantwortlich ist.

Ac-susceptibility measurement of paramagnetic Au:Er at temperatures above it’s spin glass transition. Within this bachelor thesis the experimental setup for measuring the change in magnetic susceptibility for a sputtered paramagnetic Au:166Er255ppm layer and the results obtained between the temperatures of 26mK and 1K are discussed.
Paramagnetic alloys of gold diluted with erbium Au:Er have been successfully utilised for several years as temperature sensors in metallic magnetic calorimeters, that are high resolution cryogenic particle detectors in which the energy of each detected particle and the amplitude of the associated short term magnetisation collapse of the sensor is determined.
The measurements were done to investigate the influence of the sensor material Au:Er on the signal shape and the noise of the detector signal. Surprisingly the real part of the magnetic susceptibility decreases with increasing frequency even at frequencies below 1 kHz. The imaginary part of the susceptibility was measurable and increases with frequency. Qualitatively the observed behaviour corresponds to that which is reported in the literature for paramagnetic alloys near the spin glass transition temperature; however, the alloy discussed here is one to three orders of magnitude above the transition temperature. The noise, calculated by applying the fluctuation-dissipation theorem to the measured imaginary part of the magnetic susceptibility, agrees very well with a contribution to the spectral density of the noise of the detector signal, which increases with f^n where approximately n=1.
The results confirm the previous assumption that the ensemble of weakly interacting Er ions in these paramagnetic sensors is responsible for this contribution to the noise.