基于SQUID的亚阿托牛顿力传感器在毫开尔文温度下的读出
仪器与探测器
2010-07-12 v1 其他凝聚态物理
摘要
越来越多的实验需要使用超灵敏纳米机械谐振器。相关例子包括研究机械系统中的量子效应[1]，或检测如磁共振力显微镜(MRFM)[2]中极其微小的力。机械谐振器的力灵敏度通常受热涨落限制，这要求检测方法能够在超低温下工作。常用的干涉测量技术，尽管具有出色的灵敏度，但在毫开尔文温度下可能不是最佳选择，因为光子吸收会导致不必要的谐振器加热。尽管基于微波腔的替代检测技术[3][4][5]已被证明在超低温下表现更好，但这些技术仍然存在检测灵敏度随输入功率降低而下降的问题。在此，我们提出一种测量方法，该方法基于通过超导量子干涉器件(SQUID)检测由附着在谐振器上的磁性粒子运动在线圈中感应的磁通量变化。这种检测方案避免了直接加热谐振器，因为它不涉及将光学或微波光子反射到谐振器。通过将超软硅谐振器冷却至25 mK，我们在1 Hz带宽内实现了0.5 aN的力噪声。我们相信，这种检测技术原则上甚至可以在亚毫开尔文温度下使用。此外，它可用于提高旨在实现原子分辨率三维成像的MRFM实验的灵敏度。
引用
@article{arxiv.1007.1572,
title = {A SQUID based read-out of sub-attoNewton force sensor operating at millikelvin temperatures},
author = {O. Usenko and A. Vinante and G. Wijts and T. H. Oosterkamp},
journal= {arXiv preprint arXiv:1007.1572},
year = {2010}
}