Development of a digital SQUID magnetometer for widely varying fields in urban environment

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Die präsentierte Arbeit behandelt die Entwicklung eines neuartigen Digital-SQUID-Sensors zur Magnetfeldmessung. Supraleitende Gleichstrom-Quanten-Interferometer (DC-SQUID) sind die empfindlichsten Magnetfeldsensoren und erreichen Empfindlichkeiten im Femtotesla-Bereich. Aufgrund der Flussperiodizität ist jedoch eine externe Flussregelschleife (flux-locked loop, FLL) erforderlich, was zu Einschränkungen bei der Messung von Feldern mit hohem Dynamikbereich und starken Signalanstiegen führt. Das Digital-SQUID Konzept bietet eine Lösung für diese Probleme und zeichnet sich durch eine dreiwertige Signaldarstellung auf Basis der supraleitenden Einzelflußquantenelektronik (SFQ) aus. Zu den Eigenschaften gehören geringe Schaltungskomplexität, technologieunabhängige Topologie, hoher Eingangs-Dynamikbereich, geringe Leistungsaufnahme und ein intrinsisch digitales Ausgangssignal. Der Fokus lag auf unkonventioneller Stromversorgung in Verbindung mit SFQ-Technik. Zusätzliche Studien zur Anwendbarkeit in weniger zuverlässigen Technologien führten zu einem vollständigen Entwurf eines Hochtemperatursupraleiter (HTSL) Digital-SQUID Magnetometers. Der Großteil der Arbeit widmet sich der Realisierung von Tieftemperatursupraleiter (TTSL) Digital-SQUID Magnetometern, hergestellt in der FLUXONICS Foundry Niob-Technologie. Der experimentelle Teil umfasst Tests von SFQ-Interface-Schaltungen, umfassende Digital-SQUID Experimente und erste Magnetfeldme