实用高温超导MCG系统研究

本文研究了一种自建的低成本简易磁屏蔽室及其操控条件，提出了能被高温超导rf SQUID仪器所接受的简易磁屏蔽室，并且运用由该磁屏蔽室和rf SQUID梯度计所构成的组合系统测量了微弱的生物磁信号．研究结果表明，该磁屏蔽室能够有效降低电磁干扰，确保SQUID长时稳定工作，基于该磁屏蔽室的复合MCG测量系统具备捕捉微弱生物磁信号的能力，且所得信号具有可接受的信噪比．这将使得开发一种低造价的实用高温超导MCG测量系统成为现实．     

多点时序MCG数据的处理和利用

在简易磁屏蔽室中,用单通道的高温超导 rf SQUID梯度计构成心磁图(MCG)测量系统,依照MCG测定部位的约定,测得数例成人胸前多点MCG.不计心动周期随时间的变化,用数据分析软件对这些MCG数据进行分析处理, 得到包括了空间信息、可直观展示心脏电磁活动的二维心磁图谱(例如等磁图、时序等磁图、电流箭头图和时序电流箭头图等).     

多点时序MCG数据的处理和利用

在简易磁屏蔽室中，用单通道的高温超导rf SQUID梯度计构成心磁图（MCG）测量系统，依照MCG测定部位的约定，测得数例成人胸前多点MCG．不计心动周期随时问的变化，用数据分析软件对这些MCG数据进行分析处理，得到包括了空间信息、可直观展示心脏电磁活动的二维心磁图谱（例如等磁图、时序等磁图、电流箭头图和时序电流箭头图等）     

用于心磁图测量的基于高温超导量子干涉仪磁强计的有源补偿

我们建立了一套基于高温超导量子干涉仪(SQUID)的可靠的、经济型的单通道心磁图(MCG)系统,该系统在一个简易的磁屏蔽室(MSR)中运行.实验结果表明,对于消除心磁测量中的环境噪声,简易磁屏蔽室和有源补偿相结合是一个很合适的方案,这种方案对心磁图的普及有实际的帮助.同时,本文给出了一个有源补偿的简单模型,并将计算结果与实验数据进行了比较.     

大有效面积的高Tc rf SQUID

设计和制作了一种新型结构的高Tc rf SQUID探头.在使用高温超导薄膜共面谐振器作为射频谐振回路的情况下,采用了大面积高温超导薄膜作磁聚焦器.这种结构既有利于得到低的磁通白噪声,又可加上大面积聚焦器以增大有效面积,因而容易得到高的磁场灵敏度.实验中在15 mm×15 mm的衬底上得到了有效面积为1.27 mm2,在磁通噪声为2.1×10-5φ0/Hz时,磁场灵敏度为34fT/Hz.该结构易于推广应用到更高频率的高Tc rf SQUID.     

高温超导技术在微磁传感器中的应用与发展

磁传感器在诸多领域有着广泛的应用,而随着高温超导技术的快速发展,将高温超导材料应用于磁信号测量成为超导材料应用的一个重要领域。文章探讨了高温超导材料在微弱磁场测量方面的主要应用,介绍了三种在微弱磁场测量方面能达到或有希望达到f T量级的传感器。其中包括:基于约瑟夫森结效应的超导量子干涉器(SQUID),基于超导零电阻效应的巨磁电阻(GMR)磁传感器和由文章作者所在的实验室提出的巨磁阻抗(GMI)/超导复合磁传感器。文章重点介绍了GMI/超导复合磁传感器,并对此传感器在结构和应用方面的最新进展进行了说明。     

基于LSAT衬底YBa2Cu3O7-δ台阶结的射频高温超导量子干涉器的制备和表征

基于 YBa2Cu3 O7 -δ (YBCO) 台阶边沿型约瑟夫森结( 台阶结) 的高温超导量子干涉器(Superconducting Quantum Interference Device, 简称 SQUID) 在微弱磁场测量等领域具有重要应用价值. 制 备 YBCO 台 阶 结 及SQUID 的常用单晶衬底包括 LaAlO3 (LAO) 、SrTiO3 (STO) 及 MgO 等. (La0 .3 ,Sr0 .7 ) (Al0 .65 ,Ta0 .35 )O3 (LSAT) 没有孪晶现象、 与 YBCO 的晶格失配度很小(仅为0.4% ) , 有潜力成为制备 YBCO 台阶结及相应的高温超导 SQUID器件的新的衬底选择. 本文首次探索研究了 LSAT 衬底上 YBCO 台阶结型射频超导量子干涉器(rf SQUID) 的制备和表征. 采用氩离子束刻蚀技术在 LSAT(100) 衬底上制备角度约为46°的台阶, 利用脉冲激光沉积法在衬底上生长 YBCO 超导薄膜, 然后利用传统紫外光刻技术制备出高温超导rf SQUID 器件. 在温度为77 K 时, 器件测试观察到幅度较大的电压-磁通特性曲线, 且在部分器件的特性曲线中观察到接近方波的非传统波形, 表明器件工作于噪声较低的色散模式下. 频率1 kHz 时器件的磁通噪声约为20 μΦ0/Hz1/2 , 与文献中报道的 LAO、STO 衬底上台阶结型SQUID 器件的典型结果相当. 本工作展示了利用 LSAT 衬底制备低噪声台阶结型rf SQUID 器件的可行性, 并为进一步研制该衬底上更高性能的高温超导SQUID 器件奠定了基础     

新型的高温超导薄膜梳齿谐振器

本文报导了一种新型结构的高温超导薄膜梳齿谐振器.我们通过改变谐振器梳齿的长度,使谐振器的谐振频率可以从800MHz到1300MHz左右,这正是我们研制的Hi-Tc rf SQUID所需要的两个频段.我们对这种新型谐振器的谐振频率与几何尺寸的关系进行了数值拟合.测试了使用该种新型谐振器的Hi-Tc rf SQUID的噪声.     

利用单通道高温超导磁梯度计获取心磁地图

根据自己研制的单通道高温超导rfSQUID磁梯度计在人体胸前测得的高信噪比的心磁信号,通过线性插值和高阶拟合,获得了人体心脏的一系列时序等强磁场地图,为高温超导SQUID磁强计、梯度计的心磁测量用于心脏病早期诊断和病理研究的进一步开展提供了思路和方向.     

利用单通道高温超导磁梯度计获取心磁地图

根据自己研制的单通道高温超导rfSQUID磁梯度计在人体胸前测得的高信噪比的心磁信号,通过线性插值和高阶拟合,获得了人体心脏的一系列时序等强磁场地图,为高温超导SQUID磁强计、梯度计的心磁测量用于心脏病早期诊断和病理研究的进一步开展提供了思路和方向.