Zugriffsnummer 49562
Dokumenttyp Zeitschriftenartikel Open Access Hybrid
Peer Review mit Peer Review
Sprache Englisch
Titel A high-Q superconducting toroidal medium frequency detection system with a capacitively adjustable frequency range >180 kHz
Autor(in); Institution
Völksen, F.; RIKEN, Ulmer Fundamental Symmetries Laboratory,Wako, Saitama, JAPAN; GSI-Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH, Darmstadt, GERMANY
Devlin, J. A.; RIKEN, Ulmer Fundamental Symmetries Laboratory,Wako, Saitama, JAPAN; CERN, Meyrin, SWITZERLAND
Borchert, M. J.; RIKEN, Ulmer Fundamental Symmetries Laboratory,Wako, Saitama, JAPAN; Leibniz Universität, Institut für Quantenoptik, Hannover, GERMANY
Erlewein, S. R.; RIKEN, Ulmer Fundamental Symmetries Laboratory,Wako, Saitama, JAPAN; Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg, Germany
Fleck, M.; RIKEN, Ulmer Fundamental Symmetries Laboratory,Wako, Saitama, JAPAN; Graduate School of Arts and Sciences, University of Tokyo,Meguro, Tokyo, JAPAN
Jäger, J. I.; RIKEN, Ulmer Fundamental Symmetries Laboratory,Wako, Saitama, JAPAN; CERN, Meyrin, SWITZERLAND; Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg, GERMANY
Latacz, B. M; RIKEN, Ulmer Fundamental Symmetries Laboratory,Wako, Saitama, JAPAN; Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg, GERMANY
Micke, Peter; RIKEN, Ulmer Fundamental Symmetries Laboratory,Wako, Saitama, JAPAN; CERN, Meyrin, SWITZERLAND; CERN, Meyrin, SWITZERLAND
Nuschke, P.; RIKEN, Ulmer Fundamental Symmetries Laboratory,Wako, Saitama, JAPAN; Leibniz Universität, Institut für Quantenoptik, Hannover, GERMANY
Umbrazunas, G.; RIKEN, Ulmer Fundamental Symmetries Laboratory,Wako, Saitama, JAPAN; Eidgenössisch Technische Hochschule Zürich, SWITZERLAND
Wursten, E. J.; RIKEN, Ulmer Fundamental Symmetries Laboratory,Wako, Saitama, JAPAN; Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg, GERMANY
Abbass, F.; Institut für Physik, Johannes Gutenberg-Universität, Mainz, GERMANY
Bohmann, M. A; Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg, GERMANY
Popper, D.; Institut für Physik, Johannes Gutenberg-Universität, Mainz, GERMANY
Wiesinger, M.; Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg, GERMANY
Will, C.; Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg, GERMANY
Blaum, K.; Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg, GERMANY
Matsuda, Y.; Graduate School of Arts and Sciences, University of Tokyo, Meguro, Tokyo, JAPAN
Mooser, A.; Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg, GERMANY
Ospelkaus, Christian; QUEST Institute for Experimental Quantum Metrology, PTB-Braunschweig; Leibniz Universität, Institut für Quantenoptik, Hannover, GERMANY
Smorra, C.; RIKEN, Ulmer Fundamental Symmetries Laboratory,Wako, Saitama, JAPAN; Institut für Physik, Johannes Gutenberg-Universität, Mainz, GERMANY
Soter, A.; Eidgenössisch Technische Hochschule Zürich, SWITZERLAND
Quint, W.; GSI-Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH, Darmstadt, GERMANY
Walz, J.; Institut für Physik, Johannes Gutenberg-Universität, Mainz, GERMANY; Helmholtz-Institut Mainz, Johannes Gutenberg-Universität, Mainz, GERMANY
Yamazaki, Y.; RIKEN, Ulmer Fundamental Symmetries Laboratory,Wako, Saitama, JAPAN
Ulmer, S.; RIKEN, Ulmer Fundamental Symmetries Laboratory,Wako, Saitama, JAPAN
Quelle/Jahr Review of Scientific Instruments: 93 (2022), 1 - 6
Artikelnummer 093303
ISSN 0034-6748 (print) ; 1089-7623 (online)
DOI
Verlag Melville, NY: AIP
Freie Schlagworte Ion-trap ; Superconductors ; Dark matter ; Resonator device
Zusammenfassung We describe a newly developed polytetrafluoroethylene/copper capacitor driven by a cryogenic piezoelectric slip-stick stage and demonstrate with the chosen layout cryogenic capacitance tuning of ≈60  pFat ≈10 pF background capacitance. Connected to a highly sensitive superconducting toroidal LC circuit, we demonstrate tuning of the resonant frequency between 345 and 685 kHz, at quality factors Q > 100 000. Connected to a cryogenic ultra low noise amplifier, a frequency tuning range between 520 and 710 kHz is reached, while quality factors Q > 86 000 are achieved. This new device can be used as a versatile image current detector in high-precision Penning-trap experiments or as an LC-circuit-based haloscope detector to search for the conversion of axion-like dark matter to radio-frequency photons. This new development increases the sensitive detection bandwidth of our axion haloscope by a factor of ≈1000.
Kostenfreier Zugang Open Access Hybrid
Rechteinformation CC BY 4.0 ; Creative Commons Attribution 4.0 License
Themenbereich der Metrologie Zeit und Frequenz
Innovationscluster Quantentechnologie
Geschäftsfelder Grundlagen der Metrologie

Zitierung

Völksen, F., Devlin, J. A., Borchert, M. J., Erlewein, S. R., Fleck, M., Jäger, J. I., Latacz, B. M., Micke, P., Nuschke, P., Umbrazunas, G., Wursten, E. J., Abbass, F., Bohmann, M. A., Popper, D., Wiesinger, M., Will, C., Blaum, K., Matsuda, Y., Mooser, A., Ospelkaus, C., Smorra, C., Soter, A., Quint, W., Walz, J., Yamazaki, Y., & Ulmer, S. (2022). A high-Q superconducting toroidal medium frequency detection system with a capacitively adjustable frequency range >180 kHz. Review of Scientific Instruments, 93, 1–6. https://doi.org/10.1063/5.0089182

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