超导量子干涉仪

✍ dations ◷ 2025-10-21 08:12:13 #量子力学,电磁学,度量仪器

超导量子干涉仪(英语:Superconducting QUantum Interference Device),为一种极高灵敏度的磁力计,可用以探测极小磁场;其工作原理是利用包含约瑟夫森结的超导线圈。

SQUIDs 可以探测 5 aT(5×10−18 T)大小的磁场。 有两种基本的 SQUID: 直流 和 射频. 射频 SQUID 只需要一个约瑟夫节, 虽然灵敏度较前者低,然生产成本更低。


直流 SQUID 有两个平行约瑟夫节组成一个超导线圈,其功能建立在 约瑟夫效应 的基础之上。首先,在没有外场的情况下,输入电流I被分成两路;其次,加上外场,产生感生电流Is,又称屏蔽电流,感生电流与原来两路电流方向一个相同一个相反融入,成为I/2+Is和I/2-Is;最后,当任何一路电流大小超越约瑟夫节的临界电流时,约瑟夫节两端就有了电压。

如果外加磁场流超过半个磁流元,SQUID 会与众不同得产生相反方向的感应电流来补上那小半个磁流元。原因有两点:一是超导线圈包含的磁流必须为整数倍的磁流元 ,二则产生感应电流屏蔽原来的大半个磁流元所花费的能量大于补上小半个磁流元所需的能量。显然,屏蔽电流在磁流为半整数倍的磁流元时会更改方向。所以临界电流会随着外加磁场而震荡. 如果输入电流总是大于临界电流,则 SQUID 总是处于电阻模式. 电压是外加磁场的函数,震荡周期是磁流元Φ0. 由于直流SQUID的电流-电压是特性曲线是滞后类型, 一个分流电阻R架设于节的两端来消除滞后回线, (对铜氧化物超导来说本身的节的电阻就够了). 屏蔽电流等于外加磁场流除以超导线圈自身的电感. 这样, ΔΦ 约等于 ΔV 的函数(磁流-电压转换) :

∆V = R ∆I

2I = 2 ∆Φ/L, 这里 L 超导线圈的自感

∆V = (R/L) ∆Φ

目前作为医学上核磁共振成像仪的新版本,增强其分辨率。另外作为地底石油与矿物的探勘侦测也在试验中,军事上有增强反潜机探测潜艇的能力,但还在理论阶段。

相关

  • 肉芽肿并多发性血管炎肉芽肿并多发性血管炎(Granulomatosis with polyangiitis,缩写为GPA),旧称韦格纳肉芽肿(英语:Wegener's granulomatosis,缩写为 WG),又译为华格纳氏肉芽肿,一种自体免疫疾病,发生原因不
  • 秦献公秦献公(前424年-前362年),《世本》作秦元献公,《越绝书》作秦元王。《史记索隐》记载名师隰,《吕氏春秋》记载名连,战国时期秦国君主。秦灵公之子,在位23年。秦献公早年流亡魏国,回国
  • 光电子光电效应(英语:Photoelectric Effect)是指光束照射物体时会使其发射出电子的物理效应。发射出来的电子称为“光电子”。:1060-1063:1240-12461887年,德国物理学者海因里希·赫兹
  • 元弘元弘(1331年八月九日至1334年一月二十九日)是日本的年号之一。这个时代的天皇是后醍醐天皇、镰仓幕府征夷大将军为守邦亲王、执权为北条守时。
  • 洛阳伽蓝记《洛阳伽蓝记》是一部集历史、地理、佛教、文学于一身的名著,在《四库全书》将其列入史部地理类,简称《伽蓝记》,为北魏人杨衒之所撰,成书于东魏孝静帝时。书中历数北魏洛阳城的
  • 数字营销数字营销(digital marketing)为利用电脑科技和网络进行推销的手法,于21世纪初期开始发展。数字营销主要有“拉”与“推”两种形式,各有其优缺点。数字营销是指针对电子设备相关
  • 约瑟夫·曼凯维奇约瑟夫·里欧·曼凯维奇(Joseph Leo Mankiewicz,1909年2月11日-1993年2月5日),生于宾夕法尼亚州威尔克斯-巴里,美国剧作家,导演,制片人。他于1949年凭借《三妻艳史》(A Letter to Thr
  • 小行星采矿小行星采矿是从小行星和其他微型行星,包括近地天体中开采原材料,这些材料可用作太空建造或运回地球。小行星上拥有的丰富的水和碳、硫、氮、磷等资源,能够为深空探测设施提供燃
  • 寒枝雀静《寒枝雀静》 (瑞典语:En duva satt på en gren och funderade på tillvaron) 是一部2014年罗伊·安德森执导的瑞典喜剧剧情片,这是“生活三部曲”中继《二楼传来的歌声》(20
  • 天外救星天外救星(拉丁语:Deus ex machina,/ˌdeɪəs ɛks ˈmækᵻnə, - ˈmɑːk-/ , 拉丁语:.mw-parser-output .IPA{font-family:"Charis SIL","Doulos SIL","Linux Libertine","S