Nach den schmerzlichen Erfahrungen mit der Mikrokryoelektronik und deren Abbruch bei Robotron ging es uns nun um die Rettung des Erreichten. Auch bei Robotron dachte man ähnlich. So wollte man das dortige Potential (ca. 40 Fachleute) einschließlich der technologischen Spezialausrüstungen zu uns nach Jena transformieren. Nun, die für uns wesentlichen Ausrüstungen kamen und mit ihnen anstelle der 40 Kollegen die hochmotivierten Kollegen Peter Weber, Fritz Dettmann und Manfred Weihnacht. Letzteren zog es jedoch bald wieder nach Dresden zurück.
 

In der Abteilung Detektorenphysik (DP) wurde zunächst der Zimmerman-SQUID,¹¹ ein rf-SQUID (Ring mit einer Josephsonverbindung) realisiert. Die Bearbeitung des supraleitenden Niobs zu einem zylindrischen „Zweiloch-SQUID“ stellte an die Werkstätten hohe Anforderungen bis hin zum Plasmaschneiden in den Carl-Zeiss-Werken. Die Justierung und der Betrieb erforderten höchstes Fingerspitzengefühl: eine angespitzte Miniaturniobschraube musste so auf eine Niobfläche angedrückt werden, dass eine schwach supraleitende Verbindung (Josephson-Kontakt) entstand. Das Abkühlen dieses SQUID´s auf die Temperatur des flüssigen Heliums (4,2 K) und das Wiedererwärmen auf Zimmertemperatur führte oft zum Verlust der „Josephson“-Eigenschaften und ein erneutes Justieren stand auf der Tagesordnung, d.h. die Miniatur-Niobschraube musste wieder „angespitzt“ werden. Ein solcher in der DP gefertigter Zimmerman-SQUID ist in Abb.3 zu sehen. Versuche zum Bau eines massiven Zweipunktkontakt-SQUIDs (zwei Josephson-Kontakte im Ring; dc-SQUID) kamen über das Experimentierstadium nicht hinaus.

Demgegenüber hatten unsere Dünnschicht-SQUIDs feste Mikrobrücken und waren damit erschütterungs- und temperaturwechselbeständig, waren aber infolge ihrer geringen Abmessungen zwar integrationsfreundlich für eine Mikrokryoelektronik, doch völlig ungeeignet zur Einkopplung einer hinreichenden magnetischen Feldenergie. An dieser Stelle mussten wir - nach einem frühen, ersten Versuch mit einer induktiv gekoppelten Empfängerspule⁵ - folglich angreifen, um bisher nicht zugängliche Nachweisgrenzen für magnetische Felder sowie anderer Größen, die darauf zurückführbar sind, z.B. Ströme, zu erschließen. Diese Zielrichtung förderte nach ausführlichen Diskussionen auch das Ministerium für Wissenschaft und Technik und dessen Minister, Dr. Herbert Weiz.  

So suchten vor allem Wolfgang Richter, Klaus Blüthner, Hans-Joachim Köhler und Fritz Dettmann die Lösung mit einem integrierten Flusstransformator, der eine Magnetfeldantenne mit großer Induktivität an den SQUID-Ring mit kleiner Induktivität ankoppelt (Bild 4). Das Problem der Einkopplung (Antenne-SQUID) wurde von Dettmann und Richter 1975 beschrieben,¹³ 1977 erstmalig realisiert sowie 1978 optimiert.^7,8 Der Aufbau eines ebenen Dünnschicht-SQUID´s wird also von W. Richter et al. bereits 1977 behandelt.⁶ Spätestens dieses Jahr kann als Geburtsjahr der integrierten Jenaer Dünnschicht- SQUIDs gelten. Damit wurde dieses Problem vier Jahre vor M.B. Ketchen et al.⁹ in den USA gelöst. Es bedeutete neben der Erschließung bis dahin nicht zugänglicher Nachweisgrenzen für magnetische Felder ihre Realisierung mittels monolithischer, massenhaft fertigbarer SQUIDs mit engen Toleranzen ihrer Eigenschaften.

Aber so sehr wir uns auch um Anwendungsfelder bemühten: eine Stückzahlträchtigkeit war nicht erkennbar. In der technischen Diagnostik fanden wir kein Interesse. Und für ein medizinisches Interesse war die Zeit offenbar um 1978 noch nicht reif. Deshalb blieb es zunächst bei der damals in Gang gebrachten Laborproduktion an der FSU, unter ständiger Weiterentwicklung der damaligen Grundstruktur, z.B. nun mit Josephson-Tunnelkontakten unter Erübrigung der E-Lithographie sowie einer weiter verbesserten Einkoppelspule vom Mehrloch-Typ.  

Diese Weiterentwicklung war vor allem Klaus Blüthner, Peter Weber, Tatjana Döhler und Helmar Koch 1988 zu danken.¹² Für die SQUIDs der Laborproduktion bauten Wolfgang Vodel und Helmar Koch seit 1978 ständig leistungsfähigere Elektronik-Blöcke zur Stromversorgung und Signalgewinnung. Diese Geräte (Bild 5) wurden in die Fertigung des Zentrums für wissenschaftlichen Gerätebau (ZWG) der AdW überführt. So konnten zahlreiche Anwenderinteressen in dieser Erschließungsphase durch Anpassung an die verschiedensten Messprozesse erfüllt werden.
 

Literatur

5. Albrecht G. / Richter, W.: Supraleitendes Quanteninterferometer, Patenschrift Nr. 86 224 v. 05.12.1971

6. Richter, W. / Blüthner, K. / Köhler, H. - J. / Albrecht, G.: Thin Film DC SQUID with Transformer.
In: physica status solidi (a) 44 K99 (1977)

7. Albrecht, G. / Dettmann, F. / Richter, W.: Monolithic Thin Film DC - SQUID. In: Proc. Appl. supercond. Conf.,Pittsburgh (1978)

8. Dettmann, F. / Richter, W. / Albrecht, G. / Zahn, W.: A monolithic thin film dc - SQUID. In: physica status solidi (a) 51 (1979)

9. Jaycox, J.M. / Ketchen, M.B.: Planar coupling scheme for ultra low noise DC SQUIDs. In: IEEE Trans. Mang. MAG 17 (1), (1981),
Ketchen, M. B. / Jaycox, J. M. : Ultra-low-noise tunnel junction dc SQUID with a tightly coupled planer input coil. In: Appl. Phys. Lett. 40 (1982)

10. Albrecht, G. / Haberkorn, W. / Kirsch, G. / Nowak, H. / Zach, H.-G.: Rcent Results of Biomagnetic Measurements with a DC-SQUID-System. In: LT-17 Contributed Papers BH1 (1984)

11. Zimmerman, J. E. / Thiene, P. / Harding, J. T.: Desing and operation of stable rf-biased superconducting point-contact quantum devices, and a note on the properties of perfectly clean metal contacts. In: J. Appl. Phys. 42 (1970)

12. Blüthner, K. / Weber, P. / Döhler, T. / Koch, H.: Persönliche Mitteilungen

13. Dettmann, F. / Richter, W.: Steigerung der Magnetfeldempfindlichkeit von supraleitenden Quanteninterferometern durch Flusstransformatoren. In: Exp. Techn. Phys. 23 (1975)