Titel: Entwicklung, Realisierung und Charakterisierung eines TES-Bolometers für die THz-Metrologie
Autoren: Kehrt, Mathias, Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), Arbeitsgruppe "Infrarot-Strahlungsthermometrie", Berlin, ORCID: 0000-0003-4761-7895
Beitragende: HostingInstitution: Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), ISNI: 0000 0001 2186 1887
Seiten:127
Sprache:de
DOI:10.7795/110.20161110
Version:1.0
Art der Ressource: Text / Dissertation
Herausgeber: Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB)
Rechte: Vervielfältigung nur zum persönlichen eigenen Gebrauch gestattet.
Beziehungen: IsPartOf: ISSN 0341-6712
IsIdenticalTo: ISBN 978-3-95606-280-3
Daten: Verfügbar: 2016-11-10
Veröffentlicht: 2016-05-02
Datei: Datei herunterladen (application/pdf) 26.12 MB (27389174 Bytes)
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Schlagworte: THz ; FIR ; Bolometer ; SQUID ; TES ; Siliciumnitrid ; metal-mesh ; Metrologie ; Fourier-Transform ; Spektromete
Zusammenfassung: Diese Arbeit beschreibt die Entwicklung, Realisierung und Charakterisierung eines TES-Bolometers für die THz-Metrologie. Fourier-Transform Spektroskopie und THz-Radiometrie auf höchstem metrologischen Niveau fordern insbesondere eine hohen Linearität als auch einen frequenzunabhängigen Absorptionsgrad des Bolometers in einem Spektralbereich von 0,1 THz bis 3 THz (bzw. 3 mm bis 0,1 mm).

Absorber mit mikrostrukturierten Metalloberflächen mit Strukturgrößen deutlich kleiner als die relevanten Wellenlängen wurden lithographisch hergestellt. Deren spektraler Absorptionsgrad wurde experimentell bestimmt sowie durch analytische und numerische Modelle beschrieben. Dabei wurde ein Verfahren zur Korrektur systematischer Messfehler entwickelt, das zudem Anwendung in der weltweit erstmaligen Etablierung einer THz-Leistungsskala an
einem nationalen Metrologieinstitut fand.

Ein weiterer Schwerpunkt war die Dimensionierung und Charakterisierung supraleitenderThermistoren (TES). Deren Auslegung berücksichtigte die hohen Anforderungen an die Linearität des TES-Bolometers. Ein dritter Schwerpunkt der Arbeit war der Aufbau eines Prototypen und dessen Charakterisierung. Dafür wurde ein TES-Bolometer vollständig lithographisch hergestellt und aufgebaut. Die Eigenschaften des Prototypen wurden anschließend durch elektrische und optische Messungen charakterisiert. Um den hohen erreichten Dynamikbereich des Bolometers von mehr als vier Größenordnungen darzustellen, konnte die hohe Dynamik der Metrology Light Source, dem Elektronenspeicherring der PTB, erfolgreich genutzt werden. Die Eignung des TES-Bolometers als Detektor für die Fourier-Transform Spektroskopie wurde dabei durch eine erste metrologische Anwendung erfolgreich demonstriert.
Informationen zur Reihe: PTB-Bericht Opt-77, ISBN 978-3-95606-280-3, ISSN 0341-6712
Zitierform: KEHRT, Mathias. Entwicklung, Realisierung und Charakterisierung eines TES-Bolometers für die THz-Metrologie. Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), 2016. doi: 10.7795/110.20161110