H特性 约瑟夫逊的直流效应受 着磁场的影响。而临界电流 l对磁场亦很敏感,即随着 20 磁场的加大临界电流/逐渐 变小,如图所示。 10 d=0 4 H 超导结的Ic-H曲线 结允许通过的最大超导电1(9)=(O)%2」是的 根据量子力学理论,超导 SIn 周期函数 流l与φ的关系式 φ——沿介质层及其两侧超导体边缘透入超导结的磁通量; φ—磁通量子; 1(0)——没有外磁场作用时,超导结的临界电流
约瑟夫逊的直流效应受 着磁场的影响。而临界电流 IC对磁场亦很敏感，即随着 磁场的加大临界电流IC逐渐 变小，如图所示。 超导结的Ic-H曲线 0 1 2 3 4 5 6 20 10 H Ф=0 Ic 5、IC—H 特性 根据量子力学理论，超导 结允许通过的最大超导电 流Imax与φ的关系式 φ——沿介质层及其两侧超导体边缘透入超导结的磁通量； φ0——磁通量子； IC(0)——没有外磁场作用时，超导结的临界电流。 0 0 sin ( ) (0) C C I = I IC是的φ 周期函数
临界电流随外磁场周期起伏变化,这是由于在一定磁场 作用下,超导结各点的超导电流具有确定的相位。相位 相反的电流互相抵消;相位相同的电流互相迭加 测磁原理 超导结临界电流随外加磁场而周期起伏变化的原理,完全 可用于测量磁场中。例如若在超导结的两端接上电源电 压表无显示时,电流表所显示的电流是为超导电流;电压表 开始有电压显示时,则电流表所显示的电流为临界电流L, 此时,加入外磁场后,临界电流将有周期性的起伏,且其极 大值逐渐衰减,振荡的次数n乘以磁通量子qo,可得到透入 超导结的磁通量o=nq0。而磁通量和磁场H成正比关系,如 果能求出o,磁场H即可求出。同理,若外磁场H有变化,则 磁通量亦随变化在此变化过程中,临界电流的振荡次数n 乘以φ即得到磁通量的大小,亦反映了外磁场变化的大小 因而,可利用超导技术测定外磁场的大小及其变化
超导结临界电流随外加磁场而周期起伏变化的原理,完全 可用于测量磁场中。例如,若在超导结的两端接上电源,电 压表无显示时,电流表所显示的电流是为超导电流;电压表 开始有电压显示时,则电流表所显示的电流为临界电流IC, 此时,加入外磁场后,临界电流将有周期性的起伏,且其极 大值逐渐衰减,振荡的次数n乘以磁通量子φ0 ,可得到透入 超导结的磁通量φ=nφ0。而磁通量和磁场H成正比关系,如 果能求出φ,磁场H即可求出。同理,若外磁场H有变化,则 磁通量亦随变化,在此变化过程中,临界电流的振荡次数n 乘以φ0即得到磁通量的大小,亦反映了外磁场变化的大小。 因而,可利用超导技术测定外磁场的大小及其变化。 临界电流随外磁场周期起伏变化，这是由于在一定磁场 作用下，超导结各点的超导电流具有确定的相位。相位 相反的电流互相抵消；相位相同的电流互相迭加。 测磁原理
测量外磁场的灵敏度与测定振荡的次数n的精度及φ的大 小有关。设n可测准至一个周期的1/100,则测得最小的 变化量应为中0/100=2×1015Tm2。若假设磁场在超导结 上的透入面积为Ld(L是超导结的宽度,一般为0.1mm左 右;d是磁场在介质层及其两侧超导体中透入的深度), 则对 Sn-Sn0-Sn结来说,锡的穿透深度λ=500A,亦即 d2A=1000A。则,Ld=1×10-1mn2,这里临界电流的 起伏周期是磁通量子φo,垆0=2×1015T·m2,对于透入面积 d1×10m2的锡结而言,临界电流的起伏周期是: 2×10 15 T =2×10-4T L·d1×10 112
T m T m L d 4 1 1 2 1 5 2 0 2 10 1 10 2 10 − − − = = 测量外磁场的灵敏度与测定振荡的次数n的精度及φ的大 小有关。设n可测准至一个周期的1/100，则测得最小的 变化量应为φ0/100=2×10-15T·m 2。若假设磁场在超导结 上的透入面积为L·d (L是超导结的宽度，一般为0.lmm左 右；d是磁场在介质层及其两侧超导体中透入的深度)， 则对Sn—SnO—Sn结来说，锡的穿透深度λ=500Å，亦即 d=2λ=1000Å。则，L·d ＝1×10-11m 2，这里临界电流的 起伏周期是磁通量子φ0,φ0=2×10-15T·m 2 ,对于透入面积 L·d为1×10-11m 2的锡结而言，临界电流的起伏周期是：
二、S2D橄敏传器的构成类塑 超导量子干涉器( SQUID)是指由超导隧 道结和超导体组成的闭合环路。其临界电流是 环路中外磁通量的周期函数;其周期则为磁通 量子90,它具有宏观干涉现象。通常,人们称 这样的超导环路为超导量子干涉器件。 超导量子干涉器件有两种类型: 射频超导量子干涉器( RFSQUID) 直流超导量子干涉器( DC SQUID)
二、SQUID磁敏传感器的构成类型 超导量子干涉器（SQUID）是指由超导隧 道结和超导体组成的闭合环路。其临界电流是 环路中外磁通量的周期函数；其周期则为磁通 量子φ0，它具有宏观干涉现象。通常，人们称 这样的超导环路为超导量子干涉器件。 射频超导量子干涉器（RFSQUID） 直流超导量子干涉器（DC SQUID） 超导量子干涉器件有两种类型：
(一) RFSQUID RE 射频超导量子干涉器含 超导环 振荡器 有一个超导隧道结的超 导环,在超导环中存在 超导量子干涉效应。测 量时,采用射频电流进 行偏置,其构成形式如 图所示。 采用交流偏置,将一射频磁场耦合到超导环上,在外磁通 作用下,测量超导结产生电动势。 偏置的目的是使超导结周期地达到临界状态,使环外磁通 以量子化的形式进入环内,从而在超导环内的超导电流产 生周期变化,这样在结上产生周期电动势,实现磁测
CT RT RF 振荡器 （一）RFSQUID 射频超导量子干涉器含 有一个超导隧道结的超 导环，在超导环中存在 超导量子干涉效应。测 量时，采用射频电流进 行偏置，其构成形式如 图所示。 超导环 偏置的目的是使超导结周期地达到临界状态,使环外磁通 以量子化的形式进入环内，从而在超导环内的超导电流产 生周期变化，这样在结上产生周期电动势，实现磁测。 采用交流偏置,将一射频磁场耦合到超导环上，在外磁通 作用下,测量超导结产生电动势