基于低温电流比较仪的微弱电流放大器设计
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TB971 TH89

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中国科学院战略性先导科技专项(XDC07010100)、国家自然科学基金(51777199)项目资助


Design of weak current amplifier based on the cryogenic current comparator
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    摘要:

    文章设计并制作了一款基于低温电流比较仪(CCC)的低噪声电流放大器,可以用于 pA 量级微弱电流的精密测量。 该 放大器由最大匝比 2 000 ∶ 1的超导比例线圈、直流超导量子干涉器以及超导屏蔽等组成,建立了该放大器等效输入电流噪声、电 流灵敏度以及反馈回路模型,在此基础上提出了降低放大器噪声和提高放大器灵敏度的方法。 实验结果表明,CCC 超导比例线 圈与匝数为 12 的检测线圈的耦合系数可以达到 0. 61,当 CCC 电流放大比例为 2 000 ∶ 1时,在 1 Hz 频率下,放大器的等效输入电 流噪声为 30 fA/ Hz 0. 5 ,电流灵敏度为 4. 71 nA/ Φ0 ,该放大器的性能在对峰峰值为 6 pA 的方波电流测试中得到了验证。

    Abstract:

    A low noise current amplifier based on the cryogenic current comparator (CCC) is designed and fabricated, which can be used for precision measurement of pA level weak current. The amplifier consists of superconducting proportional coils with a maximum turn ratio of 2 000 ∶ 1, a DC-superconducting quantum interference device and a superconducting shield. The equivalent input current noise, current sensitivity and feedback loop model of the amplifier are established. On this basis, the methods to reduce the amplifier noise and improve the amplifier sensitivity are proposed. Experimental results show that the coupling coefficient between CCC superconducting proportional coils and pick-up coil with 12 turns is 0. 61. When the CCC current amplification ratio is 2 000 ∶ 1, the equivalent input current noise of the amplifier is 30 fA/ Hz 0. 5 at 1 Hz. The current sensitivity is 4. 71 nA/ Φ0 and the performance of the amplifier has been evaluated in the test of peak to peak 6 pA square wave current.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

丁 立,鲁云峰,赵建亭,鄢志丹,贺 青.基于低温电流比较仪的微弱电流放大器设计[J].仪器仪表学报,2022,43(5):86-92

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  • 在线发布日期: 2023-02-06
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