Sensor na nelineynoy kineticheskoy induktivnosti
- Authors: Vodolazov D.Y.1
-
Affiliations:
- Issue: Vol 118, No 9-10 (11) (2023)
- Pages: 769-775
- Section: Articles
- URL: https://journals.rcsi.science/0370-274X/article/view/247002
- DOI: https://doi.org/10.31857/S1234567823220111
- EDN: https://elibrary.ru/PHBFUA
- ID: 247002
Cite item
Abstract
Предложена концепция сенсора электромагнитного излучения ( nonlinear kinetic inductance sensor - NKIS) на нелинейной кинетической индуктивности. Идея сенсора основана на расходимости кинетической индуктивности Lk dq/dI (пq - импульс сверхпроводящих электронов, I - сверхток) гибридного сверхпроводник/нормальный металл (SN) мостика при токе I∗ < Idep (Idep - ток распаривания гибрида) и температуре T ∗ много меньшей критической температуры гибрида Tc. Это позволяет получить большое изменение разности фаз δφ вдоль SN мостика в режиме заданного тока при I ≃ I даже в случае малого роста электронной температуры. Возникновение δφ сопровождается изменением тока и магнитного потока через связанное сверхпроводящее кольцо, что может быть измерено с помощью сверхпроводящего квантового интерференционного прибора (СКВИДа). В некотором смысле предложенный сенсор является сверхпроводниковым аналогом сенсора на краю резистивного перехода (transition edge sensor - TES), чья работа основана на наличии большой производной dR/dT (R - сопротивление) вблизикритической температуры сверхпроводника Tc. Так как при I ≃ I SN мостик находится в бесщелевомрежиме, у него отсутствует нижняя граница для частоты детектируемого элeктромагнитного излучения. Расчеты показывают, что такой сенсор может работать в однофотонном режиме и детектировать одиночные фотоны с частотой ν 10 ГГц. В работе обсуждается, что нетривиальная зависимость I(q) SN мостика может быть также использована в детекторах непрерывного электромагнитного излучения, сенсорах тока и магнитного поля.
References
- J. Zmuidzinas, Annu. Rev. Condens. Matter Phys. 3, 169 (2012).
- K. Irwin and G. Hilton, Transition-Edge Sensors, in: Cryogenic Particle Detection. Topics in Applied Physics, ed. by C. Enss, Springer, Berlin, Heidelberg (2005), v. 99, p. 63.
- K.H. Gundlach and M. Schicke, Supercond. Sci. Technol. 13, R171 (2000).
- C.M. Natarajan, M.G. Tanner, and R.H. Hadfeld, Supercond. Sci. Technol. 25, 063001 (2012).
- F. Levy-Bertrand, T. Klein, T. Grenet, O. Dupre, A. Benoiоt, A. Bideaud, O. Bourrion, M. Calvo, A. Catalano, A. Gomez, J. Goupy, L. Grunhaupt, U. v. Luepke, N. Maleeva, F. Valenti, I.M. Pop, and A. Monfardini, Phys. Rev. B 99, 094506 (2019).
- H.G. Leduc, B. Bumble, P.K. Day, B. Ho Eom, J. Gao, S. Golwala, B.A. Mazin, S. McHugh, A. Merrill, D.C. Moore, O. Noroozian, A.D. Turner, and J. Zmuidzinas, Appl. Phys. Lett. 97, 102509 (2010).
- P. Szypryt, B.A. Mazin, G. Ulbricht, B. Bumble, S.R. Meeker, C. Bockstiegel, and A.B. Walter, Appl. Phys. Lett. 109, 151102 (2016).
- G. Coiffard, M. Daal, N. Zobrist, N. Swimmer, S. Steiger, B. Bumble and B.A. Mazin, Supercond. Sci. Technol. 33, 07LT02 (2020).
- F. Giazotto, T.T. Heikkila, G.P. Pepe, P. Helisto, A. Luukanen, and J. P. Pekola, Appl. Phys. Lett. 92, 162507 (2008).
- M. Kiviranta, J. S. Penttila, L. Gronberg, J. Hassel, A. Virtanen, and H. Seppa, Supercond. Sci. Technol. 17, S285 (2004).
- K. Maki, Progr. Theoret. Phys. (Kyoto) 29, 333 (1963).
- M.Yu. Levichev, I.Yu. Pashenkin, N. S. Gusev, and D.Yu. Vodolazov, Phys. Rev. B 108, 094517 (2023).
- P. Solinas, F. Giazotto, and G. P. Pepe, Phys. Rev. Appl. 10, 024015 (2018).
- F. Paolucci, Phys. Rev. Appl. 20, 014003 (2023).
- V. Lubsanov, V. Gurtovoi, A. Semenov, E. Glushkov, V. Antonov, and O. Astafiev, Supercond. Sci. Technol. 35, 105013 (2022).
- A. Kher, P.K. Day, B.H. Eom, J. Zmuidzinas and H.G. Leduc, J. Low Temp. Phys. 184, 480 (2016).
- J. Luomahaara, V. Vesterinen, L. Groenberg, and J. Hassel, Nat. Commun. 5, 4872 (2014).