基于低温超导量子干涉器件的脑 听觉激励磁场探测

本文利用磁屏蔽室和二阶轴向梯度计抑制环境磁场噪声, 建立了单通道脑磁探测系统, 并对不用声音频率下脑听觉激励磁场N100m响应进行了初步探测.结果显示, 1000 Hz音频和100 ms持续声音激励下, N100m峰值的典型强度约为0.4 pT.在低的声音频率激励下, N100m峰出现延时, 100 Hz 和1000 Hz之间的延时差别达到25 ms.相比于1 kHz特定频率的声音激励, 1—4 kHz 随机变频下的N100m峰幅度增强, 出现了数毫秒的延时.本研究为下一步利用软件梯度计进行多通道脑磁系统和听觉机理研究奠定了一定的基础.     

Superconducting quantum interference devices with different damped junctions operated in directly coupled current- and voltage-bias modes

We investigate niobium thin film superconducting quantum interference devices （SQUIDs） with different Steward- McCumber parameters βc operated in both current- and voltage-bias modes. We experimentally prove that there is no difference between the two bias modes with respect to the SQUID intrinsic noise and the noise contribution from the preamplifier. Furthermore, the relationships of the SQUID dynamic parameters, （Rd）current bias ≈ （Rd）voltage bias and （σV/σФ）current bias ≈ [σi/σФ）Rd]voltage bias, are always satisfied. For a strongly damped SQUID withβc ≈ 0.25, addi- tional positive feedback （APF） and noise cancellation （NC） were employed to enhance σV/σФ, the former showing a degradation in the linear flux range but otherwise the same with NC. For a weakly damped SQUID with βc ≈ 3, it is di- rectly connected to the preamplifier without APF or NC, and a low SQUID system noise of about 4μФ0/x/Hz is measured, which is close to its intrinsic noise.     

A SQUID gradiometer module with large junction shunt resistors

A dual-washer superconducting quantum interference device(SQUID) with a loop inductance of 350 pH and two onwasher integrated input coils is designed according to conventional niobium technology. In order to obtain a large SQUID flux-to-voltage transfer coefficient, the junction shunt resistance is selected to be 33 ?. A vertical SQUID gradiometer module with a baseline of 100 mm is constructed by utilizing such a SQUID and a first-order niobium wire-wound antenna.The sensitivity of this module reaches about 0.2 fT/(cm·Hz1/2) in the white noise range using a direct readout scheme, i.e.,the SQUID is directly connected to an operational amplifier, in a magnetically shielded room. Some magnetocardiography(MCG) measurements with a sufficiently high signal-to-noise ratio(SNR) are demonstrated.     

多通道心磁系统标定方法研究

在多通道超导量子干涉器件（SQUID）磁探测系统中,磁场电压转换系数（∂ B/∂ V）是系统的一个重要参数由于SQUID器件和读出电路之间不可避免地存在差异性因此对传感器系统进行系统标定（每个通道的单独标定）显得十分重要本文采用（PCB） 板印制圆形线圈对36通道心磁系统进行标定,并与传统的亥姆霍兹方形线圈产生均匀场的标定方法进行比较结果显示PCB圆形线圈的标定结果 在1.46–1.73 pT·mV^-1 之间,亥姆霍兹方形线圈标定的结果大都在1.56–1.64 pT·mV^-1之间,结果基本一致. 关键词： 超导量子干涉器件 磁探测 磁场-电压转换系数 系统标定     

跨温区互联技术

以半导体材料为基础的微电子技术正面临尺寸极限和功耗的双重挑战与发展瓶颈. 低温电子学作为突破上述瓶颈的新兴应用研究学科之一, 得到科研和产业界越来越多的关注.2017 年起, 低温电子学和量子信息处理被国际器件与系统路线图(IRDS) 列为重点关注的十大焦点领域之一. 以低温到室温的微弱、 高频电信号传输为核心的跨温区互联技术是低温电子学和量子信息处理必须解决的关键技术之一. 本文对跨温区互联面临的主要问题与挑战、 目前的进展和未来展望进行了综述, 为我国开展相关研究工作提供参考.     

稀土离子电声子耦合S因子的计算

本文给出了计算多声子跃迁中电声子耦合最小S因子的公式,它具有不依赖晶格振动具体模式的优点,在此基础上具体估算了LaF₃晶体中Ho³⁺稀土杂质在 ⁵F₁,⁵F₄,⁵F₅,⁵G₄,⁵G₅能级之间的多声子跃迁的S因子,得到S为0.05左右,这是与通常的实验结果相符的。 关键词：     

用流动电位法表征纳滤膜的结构及性能

利用测量流动电位的方法考察了纳滤膜的表面电学性能对纳滤膜的截留性能的影响.首先,采用不同功能层材料制备了复合纳滤(NF)膜,考察功能层的交联时间、单体结构等对表面电性能的影响,研究纳滤膜对不同无机盐的选择截留性能与表面电性能的关系.通过流动电位法测定纳滤膜的表面电学参数,如流动电位(ΔE)、zeta电位(ζ)和表面电荷密度(σd).实验表明,这些电学参数的变化与功能层交联时间和纳滤膜截留率的变化一致,在交联时间为45 s时,3种电学参数的绝对值均最大,而纳滤膜对无机盐的截留率也最大.复合纳滤膜zeta电位的绝对值(|ζ|)按照Na2SO4>MgSO4>MgCl2变化,同截留率的变化相同.带侧基单体交联后得到的纳滤膜的表面电性能参数的绝对值小于不带侧基单体的.因此,流动电位法可用于研究复合纳滤膜的截留机理和功能层结构.     

腔场初始态对两量子比特空间退相干的影响

研究了两个二能级原子与一个单模腔场的相互作用中,腔场的不同初始态对原子间相对位置退相干的影响。从描述原子间相对位置状态的约化密度矩阵出发,假设原子间相对位置为两个高斯波包的叠加态,讨论了当腔场初始态分别为热态、Fock态和压缩态情况下,原子与光场的相互作用对两原子间相对位置相干性的影响。发现腔场的初始态不同,原子间相对位置的退相干情况有所不同。当腔场初始态为热态或Fock态时,原子间相对位置的相干性会周期性的衰减和回复,而当腔场初始态为压缩态时,原子间相对位置会出现部分退相干,且退相干程度与原子间相对位置的大小成余弦变化关系。     

大功率电力机车车体与变压器关键部位强度计算及设计

采用有限元方法对世界最大功率货运电力机车的车体和变压器关键部件强度进行了计算,车体结构用壳元和空间梁单元进行模拟,对作为支撑的高圆簧用刚度等效的圆柱薄壳进行模拟,并根据计算结果以及拓扑优化结果对车体关键受力部位进行了重新设计,设计之后的车体结构基本满足相关要求.车体计算模型共划分了约34万个节点,自由度总数超过200万.对主变压器的关键受力部件进行了进一步计算,变压器拉螺杆使用3节点轴对称单元、吊装螺栓使用四面体单元进行模拟.结果显示,对于拉螺杆以及厚薄螺母的接触,第一匝接触螺纹的应力最高,而后每一匝螺纹上的应力逐渐降低.吊装工况下变压器高应力区域主要发生在吊装螺栓附近,且同一安装座上的吊装螺栓应力分布是不同的.     

Development of series SQUID array with on-chip filter for TES detector

A cold preamplifier based on superconducting quantum interference devices(SQUIDs)is currently the preferred readout technology for the low-noise transition edge sensor(TES).In this work,we have designed and fabricated a series SQUID array(SSA)amplifier for the TES detector readout circuit.In this SSA amplifier,each SQUID cell is composed of a first-order gradiometer formed using two equally large square washers,and an on-chip low pass filter(LPF)as a radiofrequency(RF)choke has been developed to reduce the Josephson oscillation interference between individual SQUID cells.In addition,a highly symmetric layout has been designed carefully to provide a fully consistent embedded electromagnetic environment and achieve coherent flux operation.The measured results show smooth V-Φcharacteristics and a swing voltage that increases linearly with increasing SQUID cell number N.A white flux noise level as low as 0.28μφ;/Hz;is achieved at 0.1 K,corresponding to a low current noise level of 7 pA/Hz;.We analyze the measured noise contribution at mK-scale temperatures and find that the dominant noise derives from a combination of the SSA intrinsic noise and the equivalent current noise of the room temperature electronics.