KIP - °gTieftemperatur-Teilchendetektoren - Supraleitende Tunneldioden°eCryogenic particle detection - STJ°n


°gSupraleitende Tunneldioden°eSuperconducting Tunnel Junctions°n

°g Bei diesem Typ von Detektor wird die Erhöhung des Quasiteilchenstrom in einem supraleitenden Tunnelkontakt, bei Absorption eines Teilchen zum Nachweis ausgenutzt (Abb. 1). Solche Tunnelkontakte bestehen im einfachsten Fall aus zwei supraleitenden Elektroden, die durch eine sehr dünne isolierende Schicht getrennt sind. Da im Gegensatz zu den Kalorimetern keine vollständige Thermalisierung erforderlich ist sind Tunneldioden in der Regel sehr schnell, d.h. es können Detektoren mit großen Zählraten realisiert werden. Da dazu die Absorption der Teilchen direkt in den dünnen supraleitdenen Elektronen erfolgen muss, ist die Quantenausbeute bei höheren Energien vergleichsweise gering. Dieser Detektortyp ist daher speziell für niederenergetische Teilchen wie weiche Röntgenstrahlung (E < 1 keV) und uv-Photonen geeignet. Hier einige Links zu Gruppen, die an der Entwicklung und Nutzung von supraleitenden Tunnelkontakten zur Teilchendetektion arbeiten: °e This type of detector utilizes the enhancement of the quasi-particle current after the absorption of an incident particle (Fig. 1). Such a device consists in the simplest version of two superconducting electrodes deposited on a substrate, which are separated by a thin insulating layer. Since full thermalization is not needed, superconducting tunnel junctions (STJ) are fast and high counting rates are obtainable. Due to the fact that the particle have to be stopped in the thin superconducting electrodes the quantum efficiency is comparatively poor at high energies. In principle, an absorber can be used in connection with superconducting tunnel junctions, but in this case the speed of such detectors reduces to that of calorimetric detectors. Therefore the strength of STJ lies in the detection of low energy particles like soft x-rays (E < 1 keV) and uv-photons. Here some links to groups which develop and apply cryogenic detectors based on STJ:

°n
 
Lawrence Livermore National Laboratory (USA)

Technische Universität München

European Space Agency (ESA)

Paul Scherrer Institut (PSI), °gSchweiz°eSwitzerland°n

University of Jyväskylä, °gFinnland°eFinland°n

University of Twente, °g Niederlande °eNetherland°n

°gAbb. 1: Strom-Spannungs-Kennlinie einer supraleitenden Tunneldiode°eFig. 1: Current voltage characteristics of a superconducting tunnel junction°n.