调相型磁通门实验的研究

通过设计测量弱磁场的磁通门测磁传感器,介绍调相型磁通门测磁法的原理和技术,并详细介绍了调相型磁通门测弱磁场的方法.     

磁β谱仪中弱磁场分布的测量

利用二次谐波磁通门磁强计测量了一台低能有铁双聚焦β谱仪的弱磁场(磁感应强度约10高斯)分布, 相对测量精度好于±0.05%. 这台谱仪用于氘β衰变β谱的测量, 以进一步测定电子反中微子的静止质量.     

HT_c SQUID磁强计阵列研究

高温超导量子干涉器(HTcSQUID)已有20多年研究历史。目前,HTcSQUID磁强计以它对磁场高的分辨率、低磁通白噪声和低的1/f噪声起始频率,相对成熟、便宜的制冷技术,被认为是开发无线电频谱低端应用和微弱磁场测量领域有竞争力的新技术。但是,囿于高温超导体的材料特性和高温超导约瑟夫森结的研究水平,当前HTcSQUID磁强计的磁场灵敏度比传统LTcSQUID磁强计仍然要低一个数量级,因而导致它在低频无线电电子学系统和相关领域中的应用还存在一些困难。为在现有条件下积极开展HTcSQUID磁强计技术的应用研究,拓展HTcSQUID磁强计技术的应用范围,作者主要通过试验,在HTcSQUID磁强计当前内禀磁通噪声限制下,使用多HTcSQUID磁强计对待测场的相干检测可能是提高SQUID检测接收系统输出信噪比的有效方法进行了研究。已经获得的初步实验结果表明,在电磁干扰不太大的环境中,多HTcSQUID磁强计技术可以在现有HTcSQUID磁强计的磁场灵敏度指标限制下,使系统的接收信噪比得到提高。     

低噪声超导量子干涉器件磁强计设计与制备

超导量子干涉器件(superconducting quantum interference device, SQUID)作为一种极灵敏的磁通传感器,在生物磁探测、低场核磁共振、地球物理等领域得到广泛应用.本文介绍了一种基于SQUID的高灵敏度磁强计,由SQUID和一组磁通变压器组成. SQUID采用一阶梯度构型,增强其抗干扰性.磁通变压器由多匝螺旋的输入线圈和大尺寸单匝探测线圈组成,其中输入线圈与SQUID通过互感进行磁通耦合.利用自主工艺平台,在4英寸硅衬底上完成了基于Nb/Al-AlO_x/Nb约瑟夫森隧道结的SQUID磁强计制备.低温测试结果显示,该磁强计磁场灵敏度为0.36 nT/Φ_0,白噪声段磁通噪声为8μΦ_0/√Hz,等效磁场噪声为2.88 fT/√Hz.     

阻尼型高温直流超导量子干涉器磁强计的设计

理论分析了超导环路与一个电阻并联结构的直流超导量子干涉器(dc-SQUID)的特性.给出了这种阻尼型dc-SQUID的电压噪声谱密度、传输函数和磁通噪声谱密度随偏置电流变化的曲线.与无阻尼型高温器件比较，调制参量β大于1的阻尼型高温dc-SQUID磁强计具有高稳定性和易调试等优点.当β大于4时，因传输函数的增大，阻尼型dc-SQUID还能降低它的磁通噪声谱密度从而提高磁强计的检测灵敏度.根据现有高温超导薄膜器件的工艺条件，设计了β等于4的阻尼型高温dc-SQUID磁强计的芯片、其磁通噪声和磁场噪声的理论值 关键词：     

GMI/超导复合磁强计的超导磁通变换器设计和研究

介绍了一种基于高温超导薄膜材料的具有微弱磁场放大能力的超导磁通变换器。该磁通变换器是本课题组提出的超高精度GMI/超导复合磁强计的核心部件。其基本结构是一个带有轭形微桥结构的闭合超导环,超导环的微桥部分只有几十微米宽,此种高质量的微桥结构是通过半导体光刻精密微加工技术获得的。其较大的超导环面积可以增大磁通汇集区域,提高磁场分辨率;狭窄的微桥结构形成磁场增强的区域,是低场磁敏感器件的工作区域。对此种超导磁通变换器的磁通放大能力进行了分析,并通过仿真对不同尺寸的超导环磁场放大倍数进行了计算。理论计算的结果在磁光成像实验中获得了初步的验证,为复合传感器的实现和优化设计奠定了技术基础。     

弱磁场测定实验

本文将介绍在核磁共振实验的基础上、试制流水式核磁共振磁强计并把它开设成一个弱磁场测定实验的情况.除了自制的探头和极化器之外,用的都是实验室的一般仪器.测到的最低磁场为0.0128高斯,相对误差为 1×10. 利用核磁共振测量磁场是各种测量磁场的方法中最为精确的一种.但由于NMR吸收信号的幅度随磁场的减弱急剧变弱,所以即使有低频探头也难测量低于300高斯的磁场. 六十年代国外就有人研制出流水式核磁共振磁强计[4],只用一个探头就可以测量从0.5高斯到1万高斯的磁场.1979年有人用这一技术测量弱磁场,最低测到毫高斯[5].我国于1980年也研…     

相移型磁通门实验仪

为测量弱磁场,设计制造了相型磁通门实验仪,实验仪选用频率为32.768 kHz的晶振、计数器CD4060、运算放大器AD708和OPA551、高速精密比较器LM319、精密基准电源、高速D触发器74HC74等通用元件,安装了内、外2部分励磁线圈和均匀密绕长直螺线管.仪器电路简单,测值对探头磁芯参量的变化不敏感,稳定性好,准确度高.电路不需任何调节,仪器的测量精度优于0.5%.本仪器适宜在普通物理实验课程中开设磁通门实验,便于推广应用.     

高温超导Josephson阵列体系中的磁通涡旋势能分布

本从二维Josephson弱连接网络模型出发，讨论了单个磁通涡旋的势能分布，并利用数值分析，得出势能分布表达式，其分布呈余弦曲线，在此基础上，进一步研究了外磁场下的磁通涡旋势能分布，从分布图可以看出，在磁场作用下，势能增加，并随着最小网格单元内的磁通量子数f的不同，能量变化也不一样，但也呈现周期性。     

TlBaCaCuO超导体的低场磁性质

TlBaCaCuO超导体的磁化曲线在低场下即有磁滞迴线,表示样品中有磁通容易通过并消耗能量的弱区.初始磁化曲线上有两段直线,认为这是样品整体屏蔽磁场和样品中颗粒排斥磁场引起的.初始磁化曲线在10G 以下的外场开始偏离直线说明弱区阻滞磁通运动的能力非常低,这是颗粒氧化物超导体的特点.由颗粒排斥磁通能力的消失定出块样品的下临界场在78K 时为270G.     

EuBa_2Cu_3O(7-δ)陶瓷超导体临界态磁通蠕动

本文用振动样品磁强计分别以增加外磁场和退外磁场两种情况在77K 研究了 EuBa_2-Cu_3O_(7-δ)单相多晶超导样品磁化强度弛豫行为.发现两者有显著区别.我们又用实验结果求导了样品钉扎势 U_0 和磁通束尺度参量随外场变化规律,其数值表明样品钉扎势 U_0 随外场B 变化关系仍可用 U_0-1/B~α函数关系表示.     

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...     

Tl2Ba2Ca2Cu3Oy大块超导体的磁化和钉扎势

研究了Ｔｌ２Ｂａ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏｙ大块超导体的磁化和磁通钉扎势。由ＺＦＣ磁化测量发现，在远低于Ｔｃ的温度发生２Ｄ－３Ｄ转变。由磁驰豫确定的磁通钉扎势Ｕｐ与磁场之间遵守Ｕｐ∝Ｈ＾－α，且α≈１，在Ｈ＜Ｈｃ１磁场范围内，弱连接超导体的钉扎势则遵守Ｕｐ∝ｅｘｐ［－Ｈ／Ａ］关系，且Ａ＝６０。     

高斯噪声和弱正弦信号驱动的时间差型磁通门传感器

提出了一种利用高斯噪声和弱正弦信号共同驱动的新型时间差型磁通门传感器.根据软磁材料双稳态特性及其Fokker-Planck方程推导了跃迁率的表达式.利用数值仿真的方法,研究了跃迁率和外磁场、激励磁场、噪声强度之间的关系.通过将周期变化的跃迁率信号转换为方波信号,建立了方波高低电平时间差与外磁场之间的关系,并推导了传感器灵敏度的表达式.研究表明,在一定的偏置磁场下,传感器灵敏度与激励磁场的幅值以及频率成反比,量程和激励磁场的幅值成正比.对所设计±10.7A/m量程的传感器样机进行了测试,传感器最小灵敏度为9.8696 ms/(A/m),可用于准静态微弱磁场的检测.     

超灵敏的针式磁强计

正一个原子置于磁场中,它会像陀螺一样摇摆(术语称为进动),但指南针一般不摇摆,而是简单地指向一个固定方向。一个研究小组现在已经从理论上证明,一根指南针在一个足够弱的磁场中实际上也是摆动的,并且这种效应可以被利用,用于制作超灵敏的磁场传感器(磁强计)。他们的计算表明,这种装置可比当今最好的磁强计灵敏1000倍。研究人员表示,宏观和量子尺度磁体之间的连接,可能会导致新的磁测量技     

塞曼调制磁旋转光谱技术在磁场测量中的应用

首次提出采用塞曼调制－磁旋转光谱技术制成ＮＯ２分子磁场计的可能性．并对不同进场下，ＮＯ２分子塞曼调制磁旋转光谱１６８４６．２０ｃｍ－１谱线强度进行了测量，提出了这种新型磁强计的设计原理，并阐述了该磁强计的特点．     

磁场感应式高温超导磁通泵分析

为了解决闭环高温超导磁体的磁场稳定性问题,需要对超导磁体进行电流补偿。针对高温超导磁体励磁和磁场衰减,在对磁场感应式磁通泵原理分析的基础上,提出了高温超导磁通泵的双回路电流模型,建立了高温超导磁通泵模型方程,并对超导泵桥上的磁通运动过程进行了定量分析,获得了磁通泵运行参量对超导磁体负载电流的影响关系。     

烧结Bi(Pb)SrCaCuO大块超导体的磁通蠕动

实验研究了 Bi(Pb)SrCaCuO 大块超导体在77.3K 下,50—2000Oe 磁场范围的磁通蠕动速率以及在150Oe、300Oe 磁场下磁通蠕动速率与温度的关系.并估算了它的磁通钉扎势,在77.3K 下,磁通钉扎势符合 U_o∝H~(-α)关系,且在50—800Oe 磁场范围α=0.87;在800—2000Oe 磁场范围α=0.28;在一定磁场下,液氮温度以上磁通钉扎势 U_o 随温度的升高而减小.     

磁通运动的电压噪声频谱分析和动力学相变

用Langevin分子动力学方法模拟磁通运动的纵向电压噪声谱随磁场和电流的变化.计算结果表明，外加磁场增大到磁通运动动力学相变场F_P，电压噪声 谱中低频宽带噪声减小而出现洛伦兹形高频窄带噪声.外加磁场增大到熔化场F_m附近，高频窄带噪声 峰值增高 ，峰值对应频率增大.在外加电流增强到磁通弹性运动区域，高频窄带噪声频谱呈现搓衣板 形式.搓衣板高频窄带噪声产生于磁通平移速度的周期性调制，它表明层状超导体中运动的 磁通格子存在有平移序的BG相. 关键词： 第Ⅱ类超导体 电压噪声 动力学模拟     

无序超导体磁通运动的两次退钉扎效应和重新进入超导相

考虑平面内和不同平面磁通之间的相互作用力，计算了无序各向异性超导体中磁通运动的平均速度、微分电阻随驱动力F_l的变化规律，用层间关联函数C_z的值来判断2D塑性流动和3D关联流动的运动图像.观察到随着外驱动力的增大微分电阻出现两个尖峰，它对应着磁通运动存在两次退钉扎现象.在一定层间耦合条件下，在微分电阻双峰之间，可观察到重新进入微分电阻为零的钉扎相.这与最近实验上新发现的无序弱钉扎超导体有重新进入超导相的巨大峰值效应相吻合.同时，也可发现随着驱动电流的增大，磁通运动出现由2D塑性流动到3D弹性流动的相变，这一维度的变化对应着微分电阻dV/dI曲线中的二次峰位置. 并证明当层间耦合(即代表磁场的大小)在一定范围时，3D-2D相变对应的临界电流随磁场的增大而增大, 反映了第二磁化峰附近的磁通格子软硬度改变的微观图像. 关键词： 第Ⅱ类超导体 磁通线格子 钉扎 峰值效应