高阶高温超导量子干涉器件平面式梯度计的设计

设计了一种高温超导平面式梯度计的探测线圈，利用这种探测线圈与超导量子干涉器件(SQ UID)耦合，可以制成二阶或更高阶的高温超导SQUID平面式磁场梯度计.设计的探测线 圈由两个闭合环路组成，每个闭合环路是由若干个环路通过细小的连接通道连接而成.两个 闭合环路由一条超导窄带分割，将SQUID与这条超导窄带耦合可以测出超导窄带上的电流大 小.通过调整各个环路的形状、面积和位置，可以使超导窄带上的电流与磁场的高阶梯度成 正比，从而测得磁场的高阶梯度. 通过计算，得到了各个环路的面积、电感以及位置的关 系，在理 关键词： 高阶平面式磁场梯度计 高温超导薄膜     

YBCO沟槽型台阶结和rf SQUID的制备及性能研究

本工作在沟槽型台阶衬底上用直流磁控溅射法外延生长ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７－δ（ＹＢＣＯ）超导薄膜后,制备出台阶结和射频超导量子干涉器（ｒｆＳＱＵＩＤ）．液氮中器件的磁通灵敏度和磁场灵敏度分别达到２．０×１０－４Φ０／Ｈｚ和２９４ｆＴ／Ｈｚ．涂有真空导热硅脂作保护层的器件,至今寿命已达１０个月,经历了３０次以上（个别器件达５０次）测试过程中从液氮到室温的冷热循环,性能没有明显的变化,表现出很好的稳定性．通过研究,解决了制备ｒｆＳＱＵＩＤ器件工艺过程中存在的一些问题,提高了制备器件的可重复性,得到高性能器件的成品率达到３０％～５０％．     

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．     

超导量子干涉仪发展和应用现状

作为灵敏度极高的磁传感器，超导量子干涉仪（即SQUID）在生物磁测量，大地测量，无损探伤等方面获得了广泛的应用．本文主要介绍了超导量子干涉仪的基本原理，制作工艺以及发展现状，并总结了目前的应用热点和国内外研究进展，对我国如何开展该方面的研究进行了探索和分析．     

高Tcrf SQUID梯度计及其在心磁图测量中的应用

我们用两套ＨＴｃｒｆＳＱＵＩＤ组成一阶梯度计,在无屏蔽条件下,进行了心磁图测量。实验结果表明,在利用了梯度计消除环境噪声,再通过平均、数字滤波等方法进一步提高信噪比后,我们测得的心磁图中,可以清楚地看到Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｓ、Ｔ等各个波,其信噪比达到１２０,已可满足实用的要求。     

YBCO/MgO衬底台阶结的制备及其高频特性

我们利用光刻胶作为掩膜,在ＭｇＯ 单晶衬底上采用斜角Ａｒ 离子刻蚀方法制备了台阶衬底．并在此衬底上制成了ＹＢＣＯ台阶结．测量结果表明,该结基本符合ＲＳＪ模型,并具有良好的高频特性．     

YBCO薄膜双晶结DC SQUID的研制

在优化ＹＢＣＯ薄膜的制备工艺和研究双晶结的电流密度Ｊｃ和结的正常态电阻Ｒｎ与结宽的关系的基础上，在角度差为２８度的ＹＳＺ双晶基片上设计和制作了双晶结ＤＣ ＳＱＵＩＤ。双晶结的Ｉ－Ｖ特性基本符合ＲＳＪ模型，结宽为４μｍ的双晶结的正常态电阻Ｒｎ为２．４Ω，在２３．４ＧＨｚ微波辐射场中观察到Ｓｈａｐｒｉｏ微波感应台阶。所研制的结宽为４μｍ的双晶结的ＤＣ ＳＱＵＩＤ最大电压调制深度为１５μＶ，特征电压Ｉｃ     

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.     

高Tc台阶结Josephson器件

采用预先在衬底上刻蚀出台阶然后原位外延生长高 T_c 超导薄膜的工艺,制备了高 T_c 台阶结 Josephson 器件.文中研究了直流 Josephson 电流对温度和外加微波功率的关系,实验结果与磁通流器件的行为基本相符.     

High-Tc planar SQUID gradiometer for eddy current non-destructive evaluation

This paper reports the fabrication and test of a high-Tc SQUID planar gradiometer which is patterned from YBCO thin film deposited on a SrTiO3 bicrystal substrate. The measurement of noise spectrum at 77K shows that the white noise at 200 Hz is about 1×10^-4 φ0/√Hz. The minimal magnetic gradient is measured and the results suggest that the minimal magnetic gradient is 94 pT/m. The planar gradiometer is used in non-destructive evaluation （NDE） experiments to detect the artifacts in conducting aluminium plates by performing eddy current testing in an unshielded environment. The effect of the exciting coil dimension on the NDE results is investigated. By mapping out the induced field distribution, flaws about 10mm below the plate surface can be clearly identified.     

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.     

Multichannel fetal magnetocardiography using SQUID bootstrap circuit

Fetal magnetocardiography （MCG） is a sophisticated non-invasive technique for the fetal heart diagnosis. We constructed a multichannel fetal MCG system based on a novel superconducting quantum interference device （SQUID） direct readout scheme called SQUID bootstrap circuit （SBC）. The system incorporates four SBC gradiometers for the signal detection and three SBC magnetometers as the references. The fetal MCG signal at a 28-weeks’ gestation was measured. By the fetal MCG signal separation and average, the P-wave and QRS complex can be clearly identified. These results indicate that the SBC is one of the most promising techniques for the fetal MCG recordings.     

平面式一阶梯度计的设计和制备及其在无损检测上的应用

我们在10×10mm2的SrTiO3双晶基片上,设计并制备了YBCO双晶结dc-SQUID一阶平面式梯度计.其基线长度为5.5mm,该梯度计能够在无屏蔽环境下稳定的工作.在77K下,200Hz时,其磁通噪声为1×10-4Φ0/Hz,能够分辨的最小磁场梯度为94pT/m.我们将该器件作为磁传感器,可以利用涡流检测的原理对非磁金属进行无损检测.实验结果表明,可以很清楚地分辨出10mm以下的缺陷.同时,我们还研究了激励线圈的尺寸与空间分辨率的关系,结果表明若激励线圈足够大,则对于梯度计和缺陷而言感受到的是均匀磁场的激励,因此涡流的分布只与缺陷的形状有关,而空间分辨率取决于梯度计的基线长度和磁场分布.     

一种抑制市电对高温SQUID干扰的新方法

提出了一种抑制市电对高温SQUID磁强计干扰的电源平衡方案,并且用在无屏蔽环境中的实验证实了它的可行性.与高阶梯度计方案相比,虽然当环境干扰改变时,它保持平衡的能力较低,但是这种方法不仅简单易行,而且对SQUID不引入任何附加的本征噪声,从而可大大降低建造昂贵电磁屏蔽室的费用. 关键词： SQUID磁强计 梯度计 噪声     

扩散平板光波导的等效阶跃平板波导方法

本文引入一种研究扩散光波导传播特性及设计计算的新方法——等效阶跃平板波导方法.建立了扩散平板光波导的等效阶跃平板波导模型,进行了一系列的模拟计算,得出了一系列波导传播参量、结构参量与工艺参量之间的关系曲线.这些曲线对于扩散平板光波导的设计计算、工艺参量选择等具有重要指导意义.     

应用于无屏蔽心磁测量中的平面三轴磁强计

目前,无屏蔽心磁测量中主要的噪声抑制技术是梯度计.通常,由于制作工艺不完美和结构不对称等原因,梯度计具有一定的不平衡性.为了提高梯度计的噪声抑制能力,需要采用磁强计进行补偿.本文基于低温超导量子干涉仪（SQUID）设计并制作了平面三轴磁强计.设计思想是通过增加磁通反馈线圈与SQUID间的互感系数,减小了三轴磁强计间的相...     

Baseline optimization of SQUID gradiometer for magnetocardiography

SQUID gradiometer techniques are widely used in noise cancellation for biomagnetic measurements.An appropriate gradiometer baseline is very important for the biomagnetic detection with high performance.By placing several magnetometers at different heights along the vertical direction,we could simultaneously obtain the synthetic gradiometers with different baselines.By using the traditional signal-to-noise ratio(SNR) as a performance index,we successfully obtain an optimal baseline for the magnetocardiography(MCG) measurement in a magnetically shielded room(MSR).Finally,we obtain an optimal baseline of 7 cm and use it for the practical MCG measurement in our MSR.The SNR about 38 dB is obtained in the recorded MCG signal.