Einsatzbereiche
Kryogene Sensorik, SQUIDs, Multiplexer, Supraleiter-Anwendungen, bildgebende Verfahren, Thermometrie, Kalibrierungen
Zielstellung
Bei der Entwicklung tiefkalter Elektronik spielen Gesichtspunkte wie Kompaktheit, Genauigkeit, Störungskompensation, Anwenderfreundlichkeit, Preis-Leistungs-Verhältnis und Modularität eine wesentliche Rolle. Entscheidend ist insbesondere auch die Minimierung des Wärmeeintrags über die Zuleitungen, was u.a. durch den Einsatz von Multiplexern realisiert wird.
Beschreibung
Die Entwicklung kryogener Elektronik am ILK Dresden umfasst insbesondere universelle Messbrücken für beliebige elektronische Sensoren. Als Basis dafür wurden unterschiedliche elektronische Multifunktionsmodule und kalte Multiplexer entwickelt, realisiert und validiert. Die Multifunktionsmodule zeichnen sich dadurch aus, dass mittels universellem Leiterplattendesign beliebige Sensoren angeschlossen werden können. Die Auswahl der Baugruppen erfolgte modular, weshalb je nach Anforderung spezielle Bauelemente getestet werden können.
Zudem wurde eine Software programmiert, die als universelle Plattform für beliebige Konfigurationen von Modulen zur Verfügung steht. Die Module können Eigenentwicklungen oder kommerziell erhältliche Produkte sein. Jede Steuerung unterstützt eine frei festlegbare Anzahl von Sensoren, Aktoren, Regler und binären Ein- und Ausgängen. Jeder Sensor, Aktor und Regler kann jede gängige physikalische Größe repräsentieren. Dazu gehören u. a. Temperatur, Druck, Füllstand, Spannung, Strom und Widerstand.
Eine weitere wesentliche Entwicklung betrifft eine Vierquadranten-Stromversorgung in den Bereichen von ±14 kA und ±25 V mit Vierquadrantensteller und sehr kurzen Reaktionszeiten. Haupteinsatzgebiet ist der Energie-rekuperierende Betrieb und Test supraleitender Magnete beispielsweise für Teilchenbeschleuniger oder für Anwendungen in der Kernfusion.
Für supraleitende Systeme (Hochtemperatur- und Niedertemperatur-Supraleiter) werden zudem Quench-Detektions- und Quench-Schutzsysteme entwickelt, welche eine auf die Systemgeometrie und auf die Schutzanforderungen abgestimmte technische Lösung realisieren.
Die mit diesen Themen verbundene Kompetenz kann generell für Bauteilentwicklungen und Systemdesign tiefkalter Elektronik nach kundenspezifischen Anforderungen genutzt werden.
