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  • Magnicon产品在 100 mK He 浴中对单个 He2* 激发子的量热观测（Calorimetric observation of single He2* excimers in a 100 mK He bath）的应用

    我们报道了在超流体 4He 浴中首次对单个 He2* 准分子进行量热检测。这项工作中使用的探测器是一个能量分辨率为 ~1 eV 的单超导钛过渡边缘传感器 （TES），直接浸入氦浴中。He2* 准分子是在周围的浴槽中使用外部伽马射线源生产的。这些准分子以短寿命单重态或长寿命三重态的形式存在。我们演示了两种状态的检测：在单重态情况下，量热计记录瞬发 15 eV 光子的吸收，在三重态情况下，量热计记录分子与 TES 表面的直接相互作用，该相互作用将 15 eV 的不同部分沉积到衰变时释放到表面。我们还简要讨论了探测器的制造和表征。

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    Magnicon产品在用真空绝缘电缆降低低温实验中的电流噪声（Reducing current noise in cryogenic experiments by vacuum-insulated cables）的应用

    我们在基于脉冲管的稀释冰箱中以大约 1~mHz 和 50~kHz 的频率测量了几根低温电缆的电流噪声。我们表明，通过在室温和第 2 脉冲管级之间使用真空绝缘电缆，可以有效地抑制振动引起的噪声。在脉冲管的 1.4~Hz 工作频率下，噪声峰值低于 4 fA，在毫赫兹范围内获得 0.44 fA/\sqrt{Hz} 的白噪声密度。

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    Magnicon产品在DM 无线电探路者实验设计概述（Design Overview of the DM Radio Pathfinder Experiment）的应用

    我们介绍了 DM Radio，这是一种使用可调谐超导集总元件谐振器对轴子暗物质和隐藏光子暗物质的双重搜索。我们讨论了原型 DM 无线电探路者实验，该实验将探测 500 peV （100 kHz）-50 neV （10 MHz） 质量范围内的隐藏光子。我们详细介绍了各种组件的设计：LC 谐振检测器、谐振频率调谐程序、差分 SQUID 读出电路、屏蔽和低温安装结构。我们介绍了探路者实验的现状，并说明了它在更大的实验计划背景下的潜在科学影响。

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    Magnicon产品在在无低温平台上实现微开尔文纳米电子学的磁制冷（Magnetic cooling for microkelvin nanoelectronics on a cryofree platform）的应用

    我们提出了一个由 16 个消磁制冷机组成的并行网络，这些制冷机安装在低温稀释制冷机上，旨在将纳米电子设备冷却至亚毫开尔文温度。为了测量冰箱温度，银丝中电子的热运动——通过点焊热化到其中一个铜核冰箱上——由超导梯度计感应拾取，并被安装在 4 K 的 SQUID 放大。噪声温度计以及其他温度计用于表征系统的性能，找到几 nW/mol 的磁场独立热泄漏，几天的低温时间低于 1 mK，以及 80 mT 最终场中其中一个核级的最低温度 150 microK，接近约 100 μK 的固有 SQUID 噪声。一个捕获核制冷机、热泄漏以及热和 Korringa 链接的系统的简单热模型很好地描述了主要特征，包括相当高的制冷机效率，通常高于 80%。

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    Magnicon产品在伪标量玻色子介导的单极子-偶极子相互作用的约束条件得到改进（Improved constraints on monopole-dipole interaction mediated by pseudo-scalar bosons）的应用

    我们提出了一个更严格的远程轴子介导力的上限，该实验由位于 INFN - Laboratori Nazionali di Legnaro 的 QUAX-g$_p$_s$ 实验获得。我们通过使用 dc-SQUID 磁力计测量 GSO 磁化强度的变化，研究了顺磁性 GSO 晶体的电子自旋与铅盘的非极化核子之间可能的耦合。这种感应磁化可以解释为由轴子或轴子样粒子 （ALP） 介导的长程自旋依赖性相互作用的影响。相应的耦合强度与违反 CP 项 $g_p^eg_s^^N$ 成正比，即电子和核子的伪标量和标量耦合常数的乘积。之前的上限提高了一个数量级，即 $g_p^eg_s^N/（\hbar c） \le 4.3\times10^{-30}$，在 95% 的置信水平下，交互作用范围 $10^{-3}$ m $

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    Magnicon产品在将 SQUID 应用于低温和高磁场测量 - 超低噪声扭矩磁强计（Application of SQUIDs to low temperature and high magnetic field measurements - Ultra low noise torque magnetometry）的应用

    扭矩磁力计是测量金属中磁各向异性和量子振荡的关键方法。为了解析亚毫米级样品中的量子振荡，引入了压电微悬臂。对于具有大费米表面和高回旋加速器质量的强相关金属，在远低于 1 K 的温度和超过 10 T 的磁场下，需要超过 的磁转矩灵敏度。在这里，我们提出了一种新的宽带读出方案，用于在高达 15 T 的磁场和低至 100 mK 的温度下进行压电微悬臂和惠斯通型电阻测量。通过使用两级 SQUID 作为冷惠斯通电桥的零探测器，我们能够在最大磁场下实现 \Delta m = 2\times10^{-14} J/T 的磁矩分辨率，在这个温度和磁场范围内比传统磁力计至少高出一个数量级。使用新生长的 delafossite PdRhO_2 的示例 de Haas-van Alphen 测量来显示我们装置的卓越性能。

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    Magnicon产品在分数和整数量化霍尔电阻的直接比较（Direct Comparison of Fractional and Integer Quantized Hall Resistance）的应用

    我们提出了分数量子霍尔效应的精确测量，其中填充因子 1/3 的分数量子霍尔态中的量子化电阻 $R^{[1/3]}$ 与量子化电阻 $R^{[2]}$（由填充因子 2 处的整数量子霍尔态表示）进行了比较。能够承受低至纳安级电流的低温电流比较器电桥用于直接比较位于两个低温恒温器中的两个基于 GaAs 的器件的两个电阻值。对于比率 $（R^{[1/3]}/6R^{[2]}）$，获得了 $1 - （5.3 \pm 6.3） 10^{-8}$（95% 置信水平）的值。这构成了单粒子系统中整数电阻量子化（以 $h/e^2$ 为单位）和分数充电准粒子系统中分数量子化的最精确比较。虽然与实际计量学无关，但在即将修订的国际单位制的背景下，这种对基础物理学有效性的测试具有重要意义。

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    Magnicon产品在基于电流传感器 SQUID 的模块化、可扩展和耐磁场的多通道矢量磁强计（A modular, extendible and field-tolerant multichannel vector magnetometer based on current sensor SQUIDs）的应用

    我们展示了可扩展且坚固的多通道 SQUID 磁力计系统的原型模块。多模块配置最多可使用 7 个模块。它用于生物磁性和自旋进动的高精度测量。其他要求苛刻的应用是磁弛豫测量法和超低场核磁共振 （ULF NMR），其中通常应用高达 100 mT 的脉冲场。该系统在柏林磁屏蔽室内运行，并配备了 18 个由铌 （Nb） 绕线拾取线圈组成的磁力计。总共 16 个直径为 17.1 mm 的小型拾取线圈形成一个规则的网格，并布置了单独的通道，以确保系统灵敏度覆盖所有三个正交空间方向。两个等效直径为 74.5 mm 的大型六边形拾取线圈在 z 方向上敏感，以两种不同的高度环绕网格，适用于检测深源。每个线圈都通过可拆卸的超导触点连接到薄膜 Nb SQUID 电流传感器的输入端。SQUID 配备了集成的输入电流限制器。反馈到拾取线圈中，最大限度地减少了通道之间的串扰。电流传感器芯片封装包括 Nb 的超导屏蔽层。通过数值仿真分析了原型和多模块布置的场变形。小型磁力计的测量噪声在 0.6 到 1.5 fT/Hz 之间，大型磁力计的噪声远低于 1 fT/Hz^{1/2}。使用软件梯度计，我们实现了 0.54 fT/Hz^{1/2} 的最小噪声水平。我们进行了 ULF NMR 实验，验证了系统对脉冲场的稳健性，并进行了脑磁图学 （MEG） 对体感诱发电�

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    Magnicon产品在探索双模微激光器的光子数分布（Exploring the Photon-Number Distribution of Bimodal Microlasers）的应用

    光子数分辨过渡边缘传感器 （TES） 用于测量两个微腔激光器的光子数分布。研究的器件是双峰微激光器，具有相似的发射强度和光子自相关统计数据。两种 high-$\beta$ 微激光器在激光阈值附近都显示出部分热发射和部分相干发射。对于更高的泵浦功率，微激光器 A 的强模式发射泊松分布光子，而弱模式的发射是热的。相比之下，激光 B 显示出双稳态，导致叠加的热分布和泊松分布。虽然标准的 Hanbury Brown 和 Twiss 实验无法区分激光 A 的简单热发射和激光 B 的模式切换，但 TES 使我们能够测量光子数分布，这为潜在的发射过程提供了重要的见解。事实上，我们的实验数据及其通过主方程方法进行的理论描述表明，TES 能够揭示细微的影响，例如双峰微激光器的时间模式切换。因此，我们的研究清楚地证明了通过光子数分辨传感器研究纳米光子器件的巨大好处和重要性。

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    Magnicon产品在量子反常霍尔效应的百万分之一量子化和电流诱导击穿（Part-per-million quantization and current-induced breakdown of the quantum anomalous Hall effect）的应用

    在量子反常霍尔效应中，量子化霍尔电阻和消失的纵向电阻率被预测是由于存在无耗散的手性边缘状态和绝缘的 2D 体而产生的，而无需外部磁场。在这里，我们探讨了这种效应在磁性拓扑绝缘体薄膜中用于计量应用的潜力。使用低温电流比较器系统，我们测量了零磁场下霍尔电阻的量化到百万分之一以内，纵向电阻率低于每平方 10 m。将电流密度增加到临界值以上会导致量子化、低耗散状态的击穿，我们将其归因于大电流中的电子加热。我们通过测量对温度、电流和几何形状的输运依赖性来进一步研究预击穿状态，并找到体耗散的证据，包括热激活和可能的可变范围跳跃。

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    Magnicon产品在CMI 和 BIPM 的量子霍尔效应电阻标准的现场比较：正在进行的关键比较 BIPM。EM-K12 系列（On-site comparison of Quantum Hall Effect resistance standards of the CMI and the BIPM: ongoing key comparison BIPM.EM-K12）的应用

    2017 年 4 月，对捷克计量研究所 （CMI） 和国际计量局 （BIPM） 的量子霍尔效应 （QHE） 电阻标准进行了现场比较。根据 von Klitzing 常数 R 的常规值对 100 Ω 标准品的测量K-90 系列，同意 6 分之 1010具有相对组合标准不确定度 uc= 25 × 10−10.10000 Ω/100 Ω 和 100 Ω/1 Ω比率的测量商定为 11 分之 1010和你在一起c= 22 × 10−10以及 10 分之 3310和你在一起c= 32 × 10−10分别。为了考虑帕尔贴效应可能引起的误差，已经系统地研究了电流反转时间的影响，这种效应在 1 Ω 标准中可能特别大。

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    Magnicon的直流超导量子电子装置SEL-1在体积扩增磁性生物测定与微流体样品处理和高 Tc SQUID 磁性读数相结合（Volume-amplified magnetic bioassay integrated with microfluidic sample handling and high-Tc SQUID magnetic readout）的应用

    我们提出了一种基于高 Tc SQUID 梯度计传感器的灵敏磁性生物测定法，该传感器将 RCA 作为检测 DNA 靶分子的扩增技术。微流体通道与 ac 磁化率测量装置的集成提高了磁灵敏度，并导致目标分析物的 LOD 为 0.2 × 10-18 mol，可与最先进的 ELISA 分析相媲美。超高灵敏度与较短的周转时间相结合，有望在未来的即时诊断系统中的应用，其中检测的所有步骤都在一次性芯片实验室上实现。该检测不限于单个靶分子，可用于各种 DNA 和 RNA 靶标。

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    Magnicon产品在零磁场下量子化异常霍尔电阻的精确测量（Precision measurement of the quantized anomalous Hall resistance at zero magnetic field）的应用

    在量子反常霍尔效应中，铁磁掺杂拓扑绝缘体的边缘态在零磁场下表现出量子化霍尔电阻和无耗散传输。然而，到目前为止，电阻是使用标准传输测量技术进行实验评估的，这些技术很难高精度地追溯到 von-Klitzing 常数 RK。在这里，我们提出了一个计量学上的综合测量，包括在没有外部磁场的情况下 V 掺杂 （Bi，Sb）2Te3 器件的电阻量化的完全不确定度预算。对于量化异常霍尔电阻与 RK 的偏差，我们确定的值为 0.17 ± 0.25 ppm，这是迄今为止报道的最小和最精确的值。这是朝着实现实用的零场量子电阻标准迈出的一步，该标准与约瑟夫森效应相结合，可以在将来提供通用量子单位标准。

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    Magnicon的室温传感器在SQUID 在低温和高磁场测量中的应用 - 超低噪声扭矩磁力计（Application of SQUIDs to low temperature and high magnetic field measurements - Ultra low noise torque magnetometry）的应用

    扭矩磁强计是测量金属中磁各向异性和量子振荡的关键方法。 为了解决亚毫米尺寸样品中的量子振荡问题、引入了压电微悬臂。 对于强相关金属在具有大费米表面和高回旋质量的强相关金属中，磁力矩分辨力超过 104在温度远低于 1K 和磁场超过 10T 的情况下，需要超过 104 的磁力矩分辨力。在此，我们介绍一种新的压电微悬臂宽带读出方案，通过在高达 15T 的磁场和低至 200mK 的温度下进行惠斯通型电阻测量。低至 200mK。 通过使用两级 SQUID 作为冷惠斯通电桥的空探测器、我们能够在最大磁场和 700mK 温度条件下实现 m = 4 10 15JT 的磁矩分辨率，超过了我们的研究成果。和 700mK 时的磁矩分辨率，在这一温度和磁场范围内，比传统磁强计至少高出一个数量级。在这一温度和磁场范围内，比传统磁强计至少高出一个数量级。 de Haas-van Alphen 测量的典范的德哈斯-范阿尔芬测量示例，展示了我们的磁强计的优越性能。装置的卓越性能。

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    Magnicon的直流超导量子电子装置XXF-1在构建矢量扫描 SQUID 系统（Constructing a Vector Scanning SQUID System）的应用

    我们成功制造了一种矢量扫描 SQUID 传感器，该传感器通过选择筛选参数进行优化以提高噪声和灵敏度βL= 1.传感器由先进工业科学与技术 （AIST） 的超导代工厂 CRAVITY 使用 AIST-STP2 标准工艺制造，临界电流密度为 Jc约瑟夫森交界处 （JJ） 320 A/cm2.在这种情况下，临界电流 Ic在我们的 SQUID 的 2.2 μm × 2.2 μm 区域变为 12.5 μA。通过采用多层技术减小内径和增加拾取线圈绕组的数量，传感器的灵敏度和分辨率也得到了提高。我们设计了矢量拾取线圈的结构，其中每个线圈与样品表面之间保持相同的距离。此外，线圈之间的距离只是设置为扫描步长的整数倍，以便于在某个位置重建磁场矢量。制造的 SQUID 传感器运行正常，特性与我们的设计参数非常吻合。为了构建矢量扫描 SQUID 显微镜，我们成功地将我们的传感器与商用磁通锁定环 （FLL） 读出电路（Magnicon Inc.，型号 XXF-1）连接起来。通过使用 XYZ 压电驱动扫描仪在 5 mm × 5 mm × 5 mm 的三维范围内精确控制拾取线圈位置，在 4K 下步长为 10 nm，可以提高矢量 SQUID 显微镜的空间分辨率。带有防振机构的 Gifford-McMahon 低温冷却器将用于进行长时间测量。

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    Magnicon的C6X216FB和XXF-1在用于 ATHENA X-IFU 的低温反重合探测器：针对演示模型的测试设置的改进（The Cryogenic AntiCoincidence detector for ATHENA X-IFU: improvement of the test setup towards the Demonstration Model）的应用

    ATHENAX-IFUdevelopment计划预计将建立和表征仪器演示模型（DM），以便在任务采用之前探索系统关键技术。在这方面，我们现在正在开发X-IFU低温反重合探测器（CryoAC）的DM，该DM将交付给焦平面组件（FPA）开发团队，以便与TES阵列集成。在交付之前，我们将在INAF/IAPS的CryoLab中对CryoAC DM进行表征和测试。在本文中，我们报告了为改进我们的低温测试装置而进行的活动的主要结果，使其适用于DM集成。这些活动主要包括开发机械装置和低温磁屏蔽系统，其有效性已通过有限元模拟和温暖测量进行了评估。初步性能测试是过最后一个CryoAC单像素原型AC-S8预DM样品进行的。

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    Magnicon的集成式双级电流传感器C70M116W在在核磁共振力显微镜中使用玻尔兹曼极化成像的可行性（Feasibility of imaging using Boltzmann polarization in nuclear Magnetic Resonance Force Microscopy）的应用

    我们报告了磁共振力显微镜通过检测软悬臂梁的频移来测量铜中核自旋的玻尔兹曼极化。我们使用布洛赫方程的时间相关解推导出一个简明的方程，描述了高磁场梯度中单共振自旋和单共振自旋上射频磁力的影响。然后，我们将这一理论应用于在100 nm厚的铜层上进行的饱和实验，我们使用悬臂梁的更高模式作为射频场的源。我们证明了仅（40 nm）3的检测体积灵敏度，对应于约1.6104个极化铜核自旋。我们提出了一个质子实验，通过适当的技术改进，基于频移的磁共振成像分辨率优于（10 nm）3是可能的。实现这一分辨率将使基于玻尔兹曼极化的成像与更传统的基于随机自旋波动的成像竞争，并有可能在毫开尔文温度下工作。

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    Magnicon产品在实验室间纳安电流比较，具有百万分之一的不确定性（Inter-laboratory nanoamp current comparison with sub-part-per-million uncertainty）的应用

    我们比较了商用电流表和自制积分静电计在读取小于 100 pA 的电离室电流方面的性能。积分静电计用未知电流为电容器充电并测量产生的电压变化率，而电流计使用高阻值电阻器作为放大器的反馈元件，将电流转换为电压。对于小于 1000 s 的平均时间，两个系统的噪声性能非常相似。两个系统都使用精度为百万分之 1 （ppm） 的参考电流源进行校准，显示静电计指示电流的误差为 460 ppm，来源不明。该误差完全在放射性核素校准的不确定度预算范围内，但远大于电容、电压和时间的可追溯校准中的单个不确定性。电离室电流中的噪声远大于两种仪器的本底噪声，测试有力地表明，多余的噪声来自用于为电离室通电的高压源。

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    Magnicon的两级 SQUID 电流传感器在ABRACADABRA-10 cm 的初步结果：寻找亚 μeV 轴子暗物质（First Results from ABRACADABRA-10 cm: A Search for Sub-µeV Axion Dark Matter）的应用

    axion 是一种romisingdarkmattercandidate，最初被提出来解决粒子物理学中的强 CP 问题。 迄今为止，轴子和类似轴子的微粒云物质的可用参数空间相对较小。ABRACADABRA是一项新的实验计划，目的是在粒子物理学中解决强CP问题，在国外的质量范围内寻找轴夸克物质、10 12 ma 10 6eV。 ABRACADABRA-10 厘米是未来探测器的小尺寸原型。它可能对 QCDaxion 敏感。 在这封信中，我们介绍了用 ABRACADABRA-10 进行为期 1 个月的轴搜索所取得的初步结果。在这封信中，我们介绍了用ABRACADABRA-10cm搜索轴突一个月的初步结果。我们认为没有证据表明存在类似于轴的宇宙暗垫，因此将轴-光子耦合的 95%C.L. 上限设定在ga

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    Magnicon的SQUID/FLL system在 CERN 的反质子减速器中使用具有纳安分辨率的低温电流比较器进行连续光束强度测量的应用

    低强度带电粒子beamsareparticularly非微扰光束诊断的拉长感应电磁场的小幅度。安替普顿减速器（AD）和超低能效抗菌素欧洲核子研究中心的吨（ELENA）环减速光束含有107个反质子。循环光束的绝对强度测量对于监测工作效率和为反物质实验提供重要的校准数据至关重要。本文回顾了基于超导量子干涉装置（SQUID）的可操作低温电流比较器（CCC）的设计，用于AD中的电流和强度监测。这样的系统在整个2017年都在运行，依赖于基于脉冲管低温冷却器的独立低温基础设施。系统性能被展示并与不同的工作环境相关联，确认了纳米安培范围内的分辨率。

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