Исследование характеристик новых типов сверхпроводниковых болометров и разработка методик их формирования

Выполнен теоретический анализ транспорта энергии от сигнальных фотонов к электронному газу, ограниченному в объеме нормального металла для различных значений энергетической щели сверхпроводящих электродов.
Дана оценка достижимых уровней чувствительности прибора, проведен теоретический анализ обработки сигналов в сверхпроводящих интерференционных фильтрах (СКИФ) НЧ и СВЧ диапазонов для различных значений динамического сопротивления источника. Дана оценка достижимых уровней чувствительности прибора.

- разработан, изготовлен и протестирован ВТСП СВЧ СКВИД-усилитель сигнала как протопип усилителя мультиплексорной системы считывания с частотным разделением каналов;
- оптимизирована конструкция и параметры НТСП СКВИД-амперметра, изготовленного интегрально по планарной технологии для использования совместно с болометром на холодных электронах;
- реализована токовая чувствительность во входной катушке СКВИДа равная 5пА/Гц в полосе частот от 10 Гц до 10 кГц.

Выполнен теоретический анализ транспорта энергии от сигнальных фотонов к электронному газу, ограниченному в объеме нормального металла для различных значений энергетической щели сверхпроводящих электродов. Найдены величины теплопроводности через S – N границу в наноболометре в случаях равновесной и неравновесной функций распределения электронов.
Показано, что при оптимизации наноболометра и системы считывания сигнала может быть получена чувствительность на уровне 10-19 Вт Гц -1/2.
Выполнен теоретический анализ обработки сигналов в сверхпроводящих квантовых интерференционных фильтрах (СКИФ) для усилителей СВЧ-диапазона.
Найдена топология СВЧ усилителя, допускающая использование СКИФ массива из N интерферометров для улучшения достижимых уровней чувствительности прибора в N1/2 раз. В результате разработан, изготовлен и протестирован ВТСП СВЧ СКВИД-усилитель сигнала как прототип усилителя мультиплексорной системы считывания с частотным разделением каналов. Центр полосы усиления 6 ГГц, усиление достигает 8 dB, ширина полосы усиления равна 0.8 ГГц. Шумовая температура при работе в гелии составляет 1 – 2 К.
Оптимизирована конструкция и параметры СКВИД-амперметра, изготовленного интегрально по планарной технологии для использования совместно с болометром на холодных электронах в тонкой пленке металла. Расчетное значение собственного эквивалентного токового шума СКВИДа во входной катушке составляет не больше 1 пА/Гц1/2.
Произведен анализ характеристик дополнительного трансформатора и его оптимизация с точки зрения работы СКВИДа с болометром. По оценке считывающая система со СКВИДом будет работать как фемтоамперметр на частоте 1 кГц с сопротивлением болометра 1 кОм с предельным разрешением 10 фА/Гц1/2.
Измерены сигнальные и шумовые характеристики системы считывания сигналов базовой версии высокочувствительного болометра при различных температурах, включая диапазон ниже 1 К. Проведена селекция лучших приборов по совокупности параметров.
Даны рекомендации по оптимальной конструкции и составу элементов электроники болометров;
Подана заявка на патент.