超導量子干涉儀
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超導量子干涉儀（英語：Superconducting QUantum Interference Device），為一種極高靈敏度的磁力計，可用以探測極小磁場；其工作原理是利用包含約瑟夫森接面的超導線圈。
SQUIDs可以探測低到5阿托特斯拉（5×10−18 T）的磁場。[1]SQUID可分為兩種：直流和射頻。射頻SQUID只需要一個約瑟夫森接面, 雖然靈敏度較前者低，然生產成本更低。
直流SQUID的原理
編輯直流SQUID有兩個平行約瑟夫節組成一個超導線圈，其功能建立在約瑟夫森效應的基礎之上。首先，在沒有外場的情況下，輸入電流I被分成兩路；其次，加上外場，產生感生電流Is，又稱屏蔽電流，感生電流與原來兩路電流方向一個相同一個相反融入,成為I/2+Is和I/2-Is；最後，當任何一路電流大小超越約瑟夫節的臨界電流時，約瑟夫節兩端就有了電壓。
如果外加磁場流超過半個磁流元，SQUID 會與眾不同得產生相反方向的感應電流來補上那小半個磁流元。原因有兩點：一是超導線圈包含的磁流必須為整數倍的磁流元 ，二則產生感應電流屏蔽原來的大半個磁流元所花費的能量大於補上小半個磁流元所需的能量。顯然，屏蔽電流在磁流為半整數倍的磁流元時會更改方向。所以臨界電流會隨著外加磁場而震盪. 如果輸入電流總是大於臨界電流，則 SQUID 總是處於電阻模式. 電壓是外加磁場的函數，震盪周期是磁流元Φ0. 由於直流SQUID的電流-電壓是特性曲線是滯後類型, 一個分流電阻R架設於節的兩端來消除滯後回線， (對銅氧化物超導來說本身的節的電阻就夠了). 屏蔽電流等於外加磁場流除以超導線圈自身的電感. 這樣， ΔΦ 約等於 ΔV 的函數(磁流-電壓轉換)[1][2] :
∆V = R ∆I
2I = 2 ∆Φ/L, 這裡 L 超導線圈的自感
∆V = (R/L) ∆Φ
應用
編輯
目前作為醫學上核磁共振成像儀的新版本，增強其解析度。另外作為地底石油與礦物的探勘偵測也在試驗中，軍事上有增強反潛機探測潛艇的能力，但還在理論階段[2]。
相關條目
編輯注釋
編輯- ^ Ran, Shannon K』doah. Gravity Probe B: Exploring Einstein's Universe with Gyroscopes (PDF). NASA. 2004: 26 [2016-01-03]. （原始內容 (PDF)存檔於2016-03-03）.
- ^ SQUID_sensors_penetrate_new_markets. [2017-10-18]. （原始內容存檔於2019-05-02）.
參考文獻
編輯- Clarke, John; Braginski, Alex I. (編). The SQUID Handbook: Applications of SQUIDs and SQUID Systems 2. Wiley-VCH. 2006. ISBN 978-3-527-40408-7.