Operation and performance of the ICARUS-T600 cryogenic plant at Gran Sasso underground Laboratory
ICARUS T600液氩时间投影室是新一代的第一个大质量电子探测器，它能够将旧泡室的成像能力与出色的量热能量测量相结合。2001年在帕维亚进行了三个月的地面示范运行后，T600低温工厂在可靠性和安全性方面进行了重大修改，考虑到其在地下环境中的长期运行。T600探测器于2010年春季在INFN Gran Sasso实验室的B厅启动，在那里不间断地运行了大约三年，将暴露于欧洲核子研究中心的数据带到Gran Sasso长基线中微子束和宇宙射线。本文详细介绍了T600低温装置以及在液态氩填充结束后不久成功运行探测器的调试程序。讨论了长期地下运行期间的总体电厂性能和稳定性。最后，退役程序，进行了约6个月后，CNGS中微子束操作结束，报告。
2015-04-22 hep-ex physics.ins-det
Cryogenic probe for low-noise, high-frequency electronic measurements
介绍了一种低噪声、模块化低温探头的设计和性能，该探头适用于在宽范围的工作频率、温度和磁场上进行大范围的测量。探头的设计便于更换样品架和样品级放大器，再加上其特有的低传输和反射损耗，使该设计适用于高精度或低灵敏度测量。讨论了测量磁性隧道结散粒噪声的具体实例。我们强调了专门选择的各种设计特性，以扩展探头对测量技术（如核磁共振（NMR））的适用性。
2022-09-07 cond-mat.other physics.ins-det
Cryogenic operation of neutron-irradiated silicon photomultiplier arrays up to 1e14 neq/cm^2
Institute of Physics, École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院物理研究所）
研究低温条件下中子辐照对硅光电倍增器阵列的影响，评估其在高辐射环境下的性能稳定性与可靠性。
2026-03-26 hep-ex physics.ins-det
Development of Precise Low Value Capacitance Measurement System for Cryogenics Two Phase Flow Application
在低温两相流中，干度和含气率的测量一直是一个难题。在这方面，已经做出了努力，以自主地开发一种电子电路，以通过精确地测量取决于气相和液相中的氮的介电常数的皮法数量级的电容来测量空隙率。最先进的电子卡已经开发并成功测试其性能和验证。利用该卡，在液氮低温输送线上进行了两相空泡率的实验研究。文中介绍了所设计的电子卡的设计依据、工作原理和性能测试结果。实现了A/D转换和数据采集系统，将直接测量数据在计算机上显示。
2018-11-29 physics.ins-det
Development of a camera casing suited for cryogenic and vacuum applications
我们报告的设计，施工和操作的PID温度控制和真空密封相机外壳。相机外壳包含商用数码相机和照明系统。详细讨论了摄像机外壳及其组成部分的设计。本文给出了这种低温相机在氩蒸气和液氮中拍摄的照片。低温摄像机可以提供低温装置内部的实时视图，并允许录制视频。
2013-10-24 hep-ex physics.ins-det
Low noise cryogenic electronics: preamplifier configurations with feedback on the bolometer
我们已经开发了用于读出电阻测辐射热计的MEMS配置，例如基于中子嬗变掺杂锗温度计（所谓的NTD Ge温度计）[1]或NbSi薄膜温度计[2，3]的那些。我们介绍了阻抗调节型晶闸管的结构。将此配置与之前提出的具有测辐射热计反馈的读出配置进行比较[4]。结果表明，该阻抗调节型热电偶在不使用跃迁边温度计和SQUID读出的情况下实现了极端电热反馈。因此，检测器和读出电子设备被直接校准，并且可以处理更大的事件率。环形配置简化了设计并提高了检测性能，例如带宽。最后，我们分析了阻抗调节放大器的噪声贡献，与结型场效应管作为前端器件，相对于其他配置。
1999-11-19 astro-ph physics.ins-det
Diamond-like carbon coatings for cryogenic operation of particle detectors
介绍了类金刚石碳（DLC）涂层在低温（低至77 K）下的特性，涵盖了气体和液体粒子仪器实际感兴趣的电阻率范围：10^-1-10^5 Mohm/sq。在线性、表面均匀性和随时间的稳定性以及传输电荷方面观察到的良好行为增加了其他众所周知的特性，如低化学反应性和耐辐射性。所观察到的温度依赖性和稳定性的电性能与传输的电荷是一致的导电性机制的基础上的二维可变范围的电子跳跃，预期的表面导电性的薄膜由无定形碳。第一个结果，从一个连续保护的井检测器（“RWELL”）与DLC建成和操作接近氩的液-气共存点（87.5 K，1巴）。
2023-01-22 physics.ins-det
Flux-trapping characterization for superconducting electronics using a cryogenic widefield N-$V$ diamond microscope
MIT Lincoln Laboratory（麻省理工学院林肯实验室）；Quantum Science and Engineering Program, Harvard University（哈佛大学量子科学与工程计划）
本文提出一种低温宽视场NV钻石磁显微镜，用于快速成像超导器件中的磁通量束缚，揭示了Nb薄膜和图案化条带中磁通量排斥行为的临界转变，为超导电子的可扩展性提供了新的见解。
2026-04-30 cond-mat.supr-con physics.app-ph physics.ins-det
Lifetime Study of COTS ADC for SBND LAr TPC Readout Electronics
短基线近场探测器（SBND）是短基线中微子（SBN）计划中的一个260吨级的LAr TPC近场探测器，由11，264个TPC读出通道组成。作为中微子实验中惰性液体探测器的一种使能技术，为极低温度（77 K-89 K）开发的冷电子学将电极和低温恒温器设计与读出设计相结合。在前端电子器件与检测器电极集成的情况下，噪声与基准体积无关，并且大约是室温下电子器件的一半。低温恒温器内部高速串行链路的数字化和信号多路复用导致电缆数量（更少的放气）和馈电线数量的大幅减少，因此最小化穿透并简化低温恒温器设计。作为TPC读出的一种选择，经过初步筛选测试，几种商用现成（COTS）ADC芯片已被确定为在低温下工作的良好候选芯片。由于热载流子效应（HCE）降低了CMOS器件的寿命，因此研究了采用TSMC 350nm CMOS工艺制造的候选器件AD7274在低温下的寿命。寿命研究包括两个阶段，探索阶段和验证阶段。本文描述了试验方法、试验设置、探索阶段和验证阶段的观察结果。根据当前的测试数据，在2.5 V电压和低温下工作时，AD 7274的初步寿命预计约为6.1 $\times$ $10^6$年，这意味着在SBND使用寿命期间，HCE退化可忽略不计。
2018-06-24 hep-ex physics.ins-det
An analytical model for electronic noise in a cryogenic bolometer detector readout circuit
本文提出了一种分析模型，以量化的测量噪声在低温测辐射热计读出电路。该模型包括偏置电阻和传感器电阻的贡献，放大器的电压和电流噪声，以及电缆电容。模型参数的经验估计，使用频域分析的测量噪声数据的本土开发的中子嬗变掺杂（NTD）锗传感器。所示的模型来描述噪声数据NTD锗传感器在很宽的范围内的电阻对应的温度范围在20 - 70 mK。不同的组件的相对贡献进行了讨论，结果表明，在300 K的差分放大器的整体噪声的贡献是占主导地位的来源。据观察，放大器闪烁噪声明显低于放大器规范中规定的噪声。本研究还表明，从噪声考虑，NTD传感器的电阻（R $_{NTD}$）的理想值是$\leq$ 1 G $Ω$在$sim$ 20 mK。
2022-11-09 physics.ins-det
Process Development and First Cryogenic Operation of Compact Germanium Ring-Contact HPGe Prototypes
University of South Dakota（南达科他大学）
本文报道了两种紧凑型n型GeRC工艺验证原型的制备与首次低温操作，验证了GeRC几何结构的可行性，为后续大规模生产奠定了基础。
2026-03-30 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
ATHENA X-IFU Demonstration Model: First joint operation of the main TES Array and its Cryogenic AntiCoincidence Detector (CryoAC)
X-IFU是未来ATHENA X射线天文台上的低温光谱仪。它是基于一个大阵列的TES微量热计，它与一个低温反巧合探测器（CryoAC）相结合。这对于降低粒子本底水平从而实现部分飞行任务科学目标是必要的。在这里，我们介绍了在FDM设置中执行的X-IFU TES阵列和CryoAC演示模型的首次联合测试。我们证明了正确操作两个探测器是可能的，并且初步演示了通过同时探测宇宙μ子实现的系统的反符合能力。
2022-06-30 astro-ph.IM physics.ins-det
Millikelvin-precision temperature sensing for advanced cryogenic detectors
本文针对DUNE液氩时间投影室等大型低温探测器的高精度温度监测需求，提出一种低温液体中电阻温度探测器的交叉校准新技术，实现了2.5 mK的前所未有精度。
2025-06-06 hep-ex physics.ins-det
Cryogenic Characterization of 180 nm CMOS Technology at 100 mK
在低温条件下工作的传统CMOS技术最近因其在低噪声电子学中的应用而引起了人们的兴趣。我们提出了180 nm CMOS技术的第一个特征之一，在100 mK的温度下，提取I/V特性，阈值电压，和阈值，以及观察它们的温度依赖性。我们发现，CMOS器件保持完全运作到这些温度，虽然我们观察到在某些设备的滞后效应。本文中描述的测量可以用来通知未来的设计CMOS器件打算在这个深低温制度。
2020-05-22 physics.ins-det
Single-particle detection of products from atomic and molecular reactions in a cryogenic ion storage ring
我们使用了一种基于次级电子发射的单粒子探测器系统，对静电低温储存环（CSR）中原子和分子离子反应产生的低能（~keV/u）大量产物进行了计数。该探测器可在CSR的低温真空室中移动，用于测量各种带电和中性子粒子的产生率。在~6 K的温度下工作时，该探测器的特点是具有高动态范围，结合了低暗事件率和良好的高速率粒子计数能力。在线测量的脉冲高度分布被证明是一个重要的监测器的低温响应。统计脉冲高度分析允许推断探测器的粒子探测效率，已经发现该效率在6 K的低温操作中也接近于1。
2017-01-27 physics.ins-det
Cryogenic Gaseous Photomultiplier for Position Reconstruction of Liquid Argon Scintillation Light
这里提出的是第一次测试的气体光电倍增管的基础上级联的厚GEM结构的伽玛射线的位置重建在液体氩。该探测器具有对VUV光透明的MgF $_2$窗口和沉积在第一THGEM上的CsI光电阴极。在稳定的操作设置下测量每个光电子的$8\cdot10^{5}$增益和$\sim100\%$光电子收集效率。在100 kHz读出速率下，探测器的位置分辨能力优异（优于100 $μ$ m），在室温下被证明。通过将探测器浸没在液氮中，在低温下成功地进行了探测器和密封件的结构完整性测试，为今后在惰性液体中的操作测试奠定了良好的基础。
2015-02-02 physics.ins-det
Design and operation of a setup with a camera and adjustable mirror to inspect the sense-wire planes of the Time Projection Chamber inside the MicroBooNE cryostat
粒子物理学中的探测器，特别是当包括低温部件时，通常封闭在容器中，这些容器在安装后不提供对探测器本身的任何物理或视觉访问。然而，对于实验来说，视觉上研究容器的内部可能是期望的。MicroBooNE低温恒温器拥有一个带有传感线平面的TPC，必须检查其是否损坏，如断裂或下垂。本文介绍了一种方法来查看内部的MicroBooNE低温恒温器与相机和镜子的设置，通过其低温服务喷嘴之一。本文介绍了相机和镜子选择的操作，照明和机械结构的设置。它解释了该系统是如何操作的，并演示了其性能。
2015-08-26 hep-ex physics.ins-det
Long Term Operation and Performance of Cryogenic Sapphire Oscillators
在西澳大学开发的低温蓝宝石振荡器（CSO）现已在世界各地连续运行多年。这种振荡器，由于其优异的光谱纯度是必不可少的询问原子频率标准的量子投影噪声的限制;否则混叠效应将主导频率稳定性，由于原子跃迁的连续询问之间的周期性采样。因此，UWA振荡器现在在NMI（悉尼）、LNE-SYRTE（巴黎）、法国航天局（法国国家空间研究中心，图卢兹）和UWA（珀斯）运行。近年来引起关注的其他应用包括对物理学基本原理的测试，例如洛伦兹不变性的测试。本文报道了这种振荡器的长期运行和性能。我们比较了一些不同的CSO的长期漂移。多年来，漂移率是线性的，并且方向相同。然而，振子之间的震级变化似乎超过一个数量级，范围从每天10^14到每天10^13的几分之一。
2006-08-19 gr-qc physics.ins-det quant-ph
Vibration Analysis of KAGRA Cryostat at Cryogenic Temperature
KAGRA使用低温技术将其蓝宝石测试质量冷却至20 K，以降低热噪声。然而，低温制冷机的振动和低温恒温器的结构共振耦合到测试质量，并可能污染检测器的灵敏度。我们进行了振动分析的冷却系统在低温下，研究其对探测器灵敏度的影响。我们的测量表明，屏蔽振动低于1赫兹不受制冷机运行或结构共振，并遵循地面运动。在1-100 Hz的屏蔽的本底噪声被观察到是2-3个数量级大于地震运动，即使没有制冷机操作。低温制冷机的运行不会改变噪声基底，但在整个频谱（1-100 Hz）上观察到2.0 Hz峰值及其谐波。这些结果用于计算冷却系统振动与试验质量的耦合。我们的结论是，从冷却系统的振动不限制KAGRA设计的灵敏度。
2022-03-18 astro-ph.IM gr-qc physics.ins-det
Lessons from commissioning of the cryogenic system for the Short-Baseline Neutrino Detector at Fermilab
本文介绍费米实验室SBND探测器低温系统的调试与运行结果，该系统采用200立方米膜式低温恒温器储存液态氩，需维持稳定热条件及低杂质水平，作为LBNF/DUNE原型，总结了安装、调试等阶段的经验。
2025-04-18 physics.acc-ph physics.ins-det
FPGA Design Techniques for Stable Cryogenic Operation
在本文中，我们将展示如何深亚微米FPGA可以修改，通过修改支持硬件和固件编程它在极低的温度下工作。虽然FPGA的设计工作在几个开尔文，它是可以做到这一点的凭借极高的掺杂水平在深亚微米CMOS技术节点。首先，移除不符合此要求的任何PCB组件。大多数去耦电容器类型和电压调节器在低温下表现不佳，需要一种特殊的解决方案来稳定FPGA电源电压，尤其是对于敏感应用。因此，我们设计了一个固件，强制执行一个恒定的功耗，以稳定电源电压在FPGA芯片的内部。FPGA由几米远的电源供电，导致显著的IR下降，从而导致本地电源电压波动。为了实现稳定，数字逻辑速度的变化，直接对应于电源电压的变化，不断测量和校正通过可调振荡器农场，在FPGA上实现。该方法是通用的和强大的，使无缝移植到其他FPGA系列和配置。
2017-09-13 physics.ins-det
SiPMs for cryogenic temperature
DarkSide-20 k合作项目正准备装备20 m^2的SiPM，在86 K的液态氩中工作，用于直接搜索WIMP。该合作必须解决许多技术方面的问题，例如为在液态氩中操作而优化的SiPM的开发，基于SiPM的大型探测器的读出，使用放射纯材料的20多万SiPM的可靠封装。将讨论FBK最新的低温扩展增益SiPM的低温应用和性能的封装解决方案。
2019-04-01 astro-ph.IM physics.ins-det
First results from cryogenic avalanche detectors based on gas electron multipliers
我们研究了电离辐射的气体和两相（液-气）低温探测器的性能，基于气体电子倍增器（GEMs）。首次在低温下纯He、Ar和Kr中获得了超过10^4的高气体增益，并在Kr中的两相低温探测器中观察到稳定的雪崩工作模式。本文系统地研究了120 - 300 K低温下的电子雪崩。
2003-08-01 physics.ins-det
Valley-Aware Optimal Control of Spin Shuttling Using Cryogenic Integrated Electronics
Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心）；IceCirc GmbH（IceCirc有限公司）；University of Cologne（科隆大学）；University of Duisburg-Essen（杜伊斯堡-埃森大学）；RWTH Aachen University（亚琛工业大学）
本文提出一种联合仿真框架，结合 disorder-informed 谷图与低温电路仿真，设计了集成式低温自旋穿梭信号发生器，并通过噪声感知优化生成高保真自旋穿梭序列，实现了 99.99% 的平均穿梭保真度。
2026-04-22 cond-mat.mes-hall physics.ins-det quant-ph
A laser interferometer accelerometer for vibration sensitive cryogenic experiments
监测运动起源于超低温冷却系统，如低温制冷机是重要的振动敏感的低温实验，如KAGRA。由于没有商用的低温加速度计，我们开发了一种紧凑的自校准加速度计与迈克耳孙干涉仪读出低温使用。校准因子的变化和温度下降引起的干涉仪输出下降是解决的主要问题。在300 K下，在1 Hz下获得了$3.38\times10^{-11}$ m/ $\sqrt{\mathrm{Hz}}$的灵敏度。加速度计在KAGRA低温恒温器内进行了测试;在0.1-100 Hz波段下稳定运行至12 K，能见度仅下降1%。我们的加速度计可用于低振动低温环境中的多种应用。
2022-03-20 physics.ins-det
Optimal operation of cryogenic calorimeters through deep reinforcement learning
本研究利用深度强化学习自动化低温量热计（CRESST探测器）的温度与偏置电流优化，在模拟和实际地下装置中均达到专家水平，实现大规模探测器最小人工干预的调优。
2023-11-26 physics.ins-det
A gamma- and X-ray detector for cryogenic, high magnetic field applications
作为测量自由中子β衰变中发射的光子光谱的实验的一部分，我们开发并操作了一个由12个锗酸铋（BGO）晶体耦合到雪崩光电二极管（APD）组成的探测器。该探测器在液氮温度附近的超导磁体的孔中操作，并记录能量从5 keV到1000 keV的光子。为了扩大探测范围，我们还用三个大面积APD直接探测了能量在0.2 keV和20 keV之间的软X射线。介绍了探测器的结构和操作，以及在低温下APD操作的信息。
2012-07-18 nucl-ex physics.ins-det
A compact inertial nano-positioner operating at cryogenic temperatures
针对纳米定位在低温应用中的需求，研制了可在2 K下工作的紧凑型惯性纳米定位器及配套全计算机接口电子设备，将其集成到全自动PCAR装置并实现LabVIEW控制，成功完成低温超导体PCAR测量，适用于低温扫描探针显微镜等场景。
2024-09-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con physics.ins-det
Cryogenic Performance Evaluation of Commercial SP4T Microelectromechanical Switch for Quantum Computing Applications
本文评估了商用MEMS开关在低温（<10 K）下的直流与射频性能，发现其导通电阻、工作电压和射频特性均优于常温，并演示了SP4T切换及NAND/NOR逻辑运算，验证了其用于大规模量子计算低温多路复用器的可行性。
2025-07-17 physics.app-ph physics.ins-det quant-ph
Reliability and Reproducibility of the Cryogenic Sapphire Oscillator Technology
低温蓝宝石振荡器（CSO）是一种高度专业化的机器，可提供频率波动最小的参考信号。对于最好的单元，Allan偏差（ADEV）在1和10，000 s之间的积分时间小于1 e-15，在一天内漂移小于1 e-14。振荡器基于蓝宝石单晶，以回音壁模式在10 GHz处谐振，在6 K处冷却以获得最高Q因子和零热系数。我们报告的进展情况，实施11个民间社会组织在大约10年内，因为第一个样品交付给欧空局在阿根廷站。根据积分时间，短期稳定性提高了3-10倍，并且制冷机的电功率降低到3 kW。频率稳定性和整体性能是可重复的，在每两年的定期维护之间无人值守。CSO适用于需要极高频率稳定性和可靠长期运行的科学应用。例如，主要频率标准的飞轮、全球导航卫星系统的地面部分、天体测量、VLBI和射电天文台站。
2022-10-11 physics.ins-det
Optimized Broadband Cryogenic Ferromagnetic Resonance Spectrometer using a Closed Cycle Refrigerator
Indian Institute of Science Education and Research, Pune（印度科学教育研究所浦那分校）
本文提出了一种基于VNA的低温铁磁共振光谱仪，利用闭环制冷机和定制波导实现高灵敏度和宽频带测量。
2026-01-10 physics.ins-det
A Cryogenic Torsion Balance Using a Liquid-Cryogen Free, Ultra-Low Vibration Cryostat
我们描述了一种具有超低振动水平的无液体制冷剂的低温恒温器，其允许扭秤在低温下连续操作。该装置使用了一个商业上可获得的两级脉冲管冷却器和被动隔振。扭秤在3- 10 mHz的频率范围内，扭矩噪声水平比室温热噪声低约四倍，这受到剩余地震运动和摆锤体辐射加热的限制。除了将热噪声降低到室温极限以下之外，低温环境还可以实现新颖的扭秤实验。目前，连续测量运行的最大持续时间受到低温恒温器内光学元件上低温表面污染物累积的限制。
2022-11-09 physics.ins-det
Design and operation of a cryogenic charge-integrating preamplifier for the MuSun experiment
MuSun实验中的中央探测器是一个在31 K的氘中不进行气体放大的平板时间投影电离室;它用于测量μ子捕获过程$μ^- + d \rightarrow n + n + ν_μ$的速率。一个新的电荷敏感的电子探针，工作在140 K，已经开发了该探测器。在实验室测试中，它在1.1 $μ$ s积分时间下实现了4.5 keV（D $_2$）或120 $e^-$ RMS的分辨率，零检测器电容。在实验环境中，电子分辨率为10 keV（D $_2$）或250 $e^-$ RMS在0.5 $μ$ s的积分时间。该放大器出色的能量分辨率使得能够区分来自μ子催化聚变和μ子捕获化学杂质的信号，这将精确地确定由于这些过程而引起的系统校正。它还有望改善μ子跟踪和停止位置的确定。
2014-05-13 nucl-ex physics.ins-det
Characterization of the RF Board for microwave SQUID multiplexing readout electronics
本文描述了一种用于AliCPT微波SQUID复用读出系统的室温变频板（RF Board），通过上变频和下变频实现基带与射频信号转换，并验证其满足1000音调操作的功率窗口要求。
2026-10-01 astro-ph.IM physics.ins-det
Cryopumping and Vacuum Systems
要理解在低温下运行的复杂和/或大型真空系统，需要对这种温度下的真空科学有具体的了解。在室温下，与表面具有低结合能的分子不被泵送。然而，在低温下，由于温度降低，它们的停留时间显著增加，这允许“低温泵送”。本讲座介绍了低温真空领域，讨论了表面脱附，粘附概率，热蒸发，吸附等温线，常见气体的蒸汽压，工业表面和粗糙度因素。这些方面的说明与大型哈登对撞机的情况下，解释其光束屏幕和cryosorber，泄漏和光束真空系统建模在低温环境中。最后，讨论了LHC和其他低温机器的低温束真空系统的操作。
2020-06-02 physics.acc-ph physics.ins-det
CCAT: Detector Noise Limited Performance of the RFSoC-based Readout Electronics for mm/sub-mm/far-IR KIDs
University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学）；University of Victoria（维多利亚大学）；Herzberg Astronomy and Astrophysics Research Centre, National Research Council Canada（加拿大国家研究委员会赫茨伯格天文学与天体物理学研究中心）；Cornell University（康奈尔大学）；National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）；University of California, Riverside（加州大学河滨分校）；Arizona State University（亚利桑那州立大学）
本研究为弗雷德·杨亚毫米波望远镜的Prime-Cam和Mod-Cam仪器开发了基于Xilinx RFSoC的高复用KID读出系统，验证其在预期光负载下可实现探测器噪声受限性能，助力大规模KID阵列的部署。
2024-06-21 astro-ph.IM physics.ins-det
Liquid Helium Cryogenic TEM below 1 Å
针对侧插式液氦冷却台在 TEM 中缺乏亚埃级成像稳定性的问题，本文展示了在约 20 K 样品温度下实现亚埃级原子成像且保持低漂移和稳定保持时间的成果。
2025-09-15 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Using Cryogenic CMOS Control Electronics To Enable A Two-Qubit Cross-Resonance Gate
本文采用14nm FinFET低温CMOS ASIC在4K下控制固定频率transmon，实现两量子比特交叉共振门，并通过RB、旋转回波与哈密顿量建模表征误差及驱动诱导Z旋转。
2023-12-09 physics.ins-det quant-ph
Ultralow-Temperature Cryogenic Transmission Electron Microscopy Using a New Helium Flow Cryostat Stage
本文介绍用于JEOL S/TEM的新型condenZero液氦低温冷却系统，实现6.58 K稳定低温，并通过EELS、电子衍射和Lorentz TEM验证其在量子材料相变研究中的能力。
2025-09-26 cond-mat.str-el physics.ins-det quant-ph
SLAC Microresonator RF (SMuRF) Electronics: A tone-tracking readout system for superconducting microwave resonator arrays
我们描述了最新一代的SLAC微谐振器RF（SMuRF）电子学，一个温暖的数字控制和读出系统的微波频率谐振器为基础的低温探测器和多路复用器系统，如微波SQUID多路复用器（$μ$ mux）或微波动态电感探测器（MKID）。粒子物理学和天文学中的超灵敏测量越来越依赖于大型低温传感器阵列，这反过来又需要高度多路复用的读出和伴随的室温电子设备。微波频率谐振器是用于低温多路复用的流行工具，具有在一条读出线上多路复用数千个检测器通道的潜力。SMuRF系统提供了在4-8 GHz带宽上读取多达3328个通道的能力。值得注意的是，SMuRF系统的独特之处在于其实现了闭环音调跟踪算法，该算法最大限度地减少了传输到冷放大器的RF功率，大大降低了系统线性度要求和互调产物的有效噪声。在这里，我们提出了一个硬件，固件和软件系统的SMuRF电子的描述，比较所取得的性能与科学驱动的设计要求。我们特别关注的情况下，大通道数，低带宽的应用程序，但该系统已经很容易重新配置为高带宽的应用。这里描述的系统已经成功地部署在世界各地的实验室设置和现场，并为即将到来的大型天文台使用基线。
2022-08-22 astro-ph.IM physics.ins-det
Laser stabilization to a cryogenic fiber ring resonator
激光器的频率稳定性受到最先进的频率基准中的热噪声的限制。进一步的改进需要在低温下操作。在这方面，我们研究了基于光纤的环形谐振器。我们的系统在$3.55$ K附近表现出一阶温度不敏感点，远低于晶体硅。所观察到的低灵敏度相对于振动（$<5\cdot{10^{-11}}\,\text{m}^{-1} \text{s}^{2}$），温度（$-22(1)\cdot{10^{-9}}\,\text{K}^{-2}$）和压力变化（$4.2(2)\cdot{10^{-11}}\,\text{mbar}^{-2}$），使我们的方法有希望在未来的精密实验。
2020-12-16 physics.atom-ph physics.ins-det physics.optics
Modular Cryogenic Interconnects for Multi-Qubit Devices
我们已经开发了一个模块化的互连平台，用于在低温下控制和读出多个固态量子位。该装置提供74个滤波直流偏置连接，32个控制和读出连接，带宽超过5 GHz，以及4个微波馈线，允许工作在10 GHz以上。射频（rf）插入器的加入使平台能够被分成两块印刷电路板，将连接到量子位芯片的简单电路板与包含昂贵连接器和组件的多层板解耦。这种模块化方法减轻了为每个原型器件复制复杂互连电路的负担。我们报告了该平台在毫开尔文温度下的性能，包括信号传输和串扰测量。
2014-05-14 cond-mat.mes-hall physics.ins-det
A highly stable and fully tunable open microcavity platform at cryogenic temperatures
开放式微腔是增强固态量子和纳米系统光-物质相互作用的有力工具，也是推进量子技术应用的关键。为此，腔应该同时满足两个相互冲突的要求-完全可调谐性以应对材料的空间和光谱不均匀性，以及在低温环境中操作以保持谐振条件下的最高稳定性。为了应对这一挑战，我们开发了一种完全可调的、开放式的、基于光纤的法布里-珀罗微腔平台，该平台也可以在闭环低温恒温器中在增加的噪声水平下运行。它包括定制设计的单片微型和纳米定位元件，行程范围高达毫米级，在封闭循环低温恒温器中仅实现15 pm rms的低温被动腔长稳定性，在更安静的流动低温恒温器中仅实现5 pm。这可以通过主动稳定来进一步改善，并且在腔镜之间的直接机械接触下获得甚至更高的稳定性，在封闭循环低温冷却器的安静阶段期间产生0：8 pm rms。该平台提供了具有高精细度和小模式体积的低温腔的操作，以强烈增强轻物质相互作用，为各种量子和纳米材料的实验开辟了新的可能性。
2022-12-22 physics.ins-det physics.optics quant-ph
A solid-state high harmonic generation spectrometer with cryogenic cooling
本研究搭建了基于真空腔与闭循环氦制冷机的低温冷却固态高次谐波产生光谱仪，验证了飞秒激光作用下样品区可维持低温，为低至数开尔文的温度依赖sHHG测量及强关联材料低温物相研究提供新工具。
2023-09-07 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.ins-det
A Compact Thermal Heat Switch for Cryogenic Space Applications Operating near 100 K
研制了一种适用于100 K低温空间应用的热控热开关。该开关被设计成将冷却公共焦平面阵列的两个脉冲管冷头分开。两个冷头用于冗余原因，而开关用于减少备用冷头的热损失，从而限制冷却器组件所需的输入功率、重量和尺寸。在对可能的开关技术进行初步评估后，选择了基于不同材料的热膨胀系数（CTE）的结构。提出了一种简单的设计，基于热塑性塑料，其具有已知的最高CTE之一，允许在打开状态下相对大的间隙宽度。此外，开关在正常操作期间和开关期间都不需要功率。这提高了可靠性并允许简单的机械设计。在成功构建单个交换机之后，设计并测试了第二个双交换机配置。还分析了所选热塑性塑料（超高分子量聚乙烯）在低温负荷下的长期性能。
2013-11-25 physics.ins-det physics.space-ph
A mechanically stable and tunable cryogenic Fabry-Perot microcavity
高精细度、开放几何微腔是近年来出现的一种增强光子与物质系统相互作用的多功能工具，在量子光学和量子信息科学中有着广泛的应用。然而，机械振动对它们在闭合循环低温恒温器内的操作构成相当大的挑战，特别是当需要空间可调谐性和自由空间光学访问时。在这里，我们提出的设计和表征的系统，可以实现$\sim$ 16 pm-rms的两个高精细度镜之间的被动机械稳定性，同时允许三维定位的腔模式和自由空间共焦成像。该设计依赖于两个级联的振动隔离级连接的板簧，解耦轴向和横向运动，并结合调谐质量和磁阻尼。此外，我们提出了一种技术，用于量化腔长位移类似或大于腔线宽，允许在现场测量的振动和没有主动反馈。我们的研究结果有利于一个可调的，高精细度的腔在一个封闭的循环低温恒温器内的操作，代表一种使能技术的腔耦合到各种固态系统。
2021-03-05 cond-mat.other physics.ins-det physics.optics
