Dilution Fridge for Particle Physics: Industrie-Tiefkühlgeräte

Das Physikalische Institut der Universität Zürich plant die Anschaffung eines Verdünnungskryostaten

(dilution fridge = DF), um supraleitende Sensoren für den Einsatz in der Teilchenphysik und zur Suche

nach leichter dunkler Materie (DM) zu entwickeln. In der DF wird eine zwei-komponentige Nutzlast

betrieben: 1) supraleitende Sensoren wie TES oder SNSPDs inklusive Detektortarget (Si, Saphir, He)

mit Massen zwischen Gramm und Kilogramm. 2) SQUID-Ausleseelektronik in relativer Nähe zu den

Sensoren. Sensoren und die SQUIDs sollten frei von Magnetfeldern sein. Die Grundtemperatur muss

an der Mischkammer bei einer Kühlleistung von mindestens 400 µW unter 10 mK und bei 100 mK bei

mindestens 400 µW liegen. Das Experiment sollte in der Lage sein, seine Grundtemperatur für

mindestens drei Monate im ununterbrochenen Betrieb aufrechtzuerhalten.

Die DF benötigt eine mechanischer Vorkühlung, um externe Kühlmittel zu vermeiden, ausser

kleinerer Mengen flüssigen Stickstoffs für das Gassystem. Die He3/He4-Mischung in der

Verdünnungskühleinheit soll in einem geschlossenen Kreislauf betrieben werden. Das Steuerungsund

Softwaresystem des DF sollte eigenständig sein und in der Lage sein, den Betrieb und

Datenentnahme auch per Netzwerk zu erlauben. Der DF sollte an der Mixing Chamber nur geringe

Vibrationen aufweisen. Um Vibrationen der Pumpen und Kompressoren des Kühlkreislaufs selbst zu

minimieren, müssen wir die Pulste Tube und die Kompressoren getrennt vom Kryostaten montieren

können. Bei Lieferung des Gerätes ist die Erfüllung aller Anforderungen nachzuweisen.

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