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...     

9通道心磁图仪性能测试与临床应用研究

中国科学院上海微系统与信息技术研究所自主研制了9通道心磁图仪,可在闹市区的简易磁屏蔽环境中稳定工作.本系统包含9个信号通道和3个参考通道,通过采集人体的36点心磁信号,可提供等磁图、伪电流密度图等一系列磁成像,供医生解读.本文主要基于该系统进行了完整的性能测试与评估,测得该系统多周期时域噪声水平优于4pT,系统带宽为DC-40Hz,9个信号通道的磁场-电压转换系数约为2500pT/V、系统摆率达0.3×106Φ0/s.目前,该系统已经成功采集接近50余例志愿者的心磁数据,为临床研究提供了极具价值的医学信息.     

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     

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。     

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.     

脑磁图仪的前世今生与未来

脑磁图仪通过记录大脑神经活动在头皮外产生的磁场来进行脑活动的成像,它具备超高的时间分辨率和较高的空间分辨率,是一种重要的无创脑功能成像技术。文章介绍了脑磁信号的神经生理起源、生物物理特征及其与脑电信号的联系和区别,回顾了当前基于超导量子干涉仪的脑磁图设备与相关技术,并针对制约当前超导脑磁图发展的技术瓶颈,介绍了基于原子磁强计的新型脑磁探测技术及国内相关研究的最新进展,指出了脑磁图在脑科学研究及临床应用中不可或缺的地位和其硬件技术未来发展的方向。     

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.     

多个Josephson结性能测试系统与实验验证

在器件制备过程中,超导量子干涉器件(SQUID)和Josephson结的性能测试是非常重要是一个环节.设计一个合理高效的测试方法对于提高测试效率及可靠性非常必要.本文采用多路复用技术,设计了8通道测试电路,减小了电路面积及所需测试箱体积,降低了液氦使用成本并极大提高了测试一致性.本文对测试箱、器件放置及测试杆连接等进行了设计,成功搭建了一套多个Josephson结测试的系统,并根据常温验证的测试结果对电路进行了优化处理.最后,对多个结进行低温测试验证了该测试系统的可行性与优越性.     

串联超导量子干涉器件阵列制备与测试分析

串联超导量子干涉器件(superconducting quantum interference device,SQUID)阵列通过增加SQUID数量来达到提升信噪比的目的,即SQUID电压信号随SQUID数目比例增加而总电压噪声正比于SQUID数目的平方根值.本文介绍了利用自主工艺线进行串联SQUID阵列研究的相关研究...     

基于心磁信号的心脏电流偶极子阵列成像及相关性质的研究

超导量子干涉器（SQUID）能探测到微弱的心脏磁场信号. 通过对所得的心磁信号进行分析,可为许多心脏疾病的诊断提供依据. 利用心磁信号,采用极小范数最小二乘法（MNLS）对心脏的电流偶极子阵列进行重建,从而实现了对心脏内部等效电流源的成像. 在使用MNLS进行电流偶极子阵列反演重建的过程中,反演所需的心磁信号,分别由单电流偶极子和电流多极子作为激发源模拟得到,以及由SQUID实际测量得到. 同时,对不同心磁信号反演得到的电流偶极子的分布规律进行了分析. 此外,还给模拟的人体外心磁信号施加了均匀噪声和随机噪声,研究不同信噪比的均匀噪声和随机噪声对电流偶极子阵列重建的影响. 关键词： 心磁信号 超导量子干涉器 电流偶极子阵列重建 极小范数最小二乘法     

基于心磁信号的心脏电流偶极子阵列成像及相关性质的研究

超导量子干涉器（SQUID）能探测到微弱的心脏磁场信号. 通过对所得的心磁信号进行分析,可为许多心脏疾病的诊断提供依据. 利用心磁信号,采用极小范数最小二乘法（MNLS）对心脏的电流偶极子阵列进行重建,从而实现了对心脏内部等效电流源的成像. 在使用MNLS进行电流偶极子阵列反演重建的过程中,反演所需的心磁信号,分别由单电流偶极子和电流多极子作为激发源模拟得到,以及由SQUID实际测量得到. 同时,对不同心磁信号反演得到的电流偶极子的分布规律进行了分析. 此外,还给模拟的人体外心磁信号施加了均匀噪声和随机噪声,研究不同信噪比的均匀噪声和随机噪声对电流偶极子阵列重建的影响.     

高温超导技术在微磁传感器中的应用与发展

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fT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。     

三维传输子量子比特中的Autler-Townes效应北大核心CSCD

我们在三维传输子量子比特系统中,通过施加与跃迁能级对应的强耦合场,同时,利用一弱探测场对系统的吸收谱进行了测量.发现在强耦合场的作用下,吸收谱会分裂成双峰,即探测到了Autler-Townes效应(ATE)现象.首先,我们利用单光子跃迁过程,测量了ATE分裂的大小和耦合场功率的关系.进一步,我们首次利用双光子跃迁过程进行了ATE的探测,分析了探测到的ATE分裂大小和耦合场的关系.我们通过QUTIP解得系统的密度矩阵,得到的理论的计算结果和实验结果十分符合.     

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.     

超导量子干涉器(SQUID)原理及应用

严谨的超导量子干涉器原理的阐述是非常深奥和繁杂的,我们在这里采用简明的物理图像和数学语言论述超导量子干涉器的原理及应用,以推动“大学物理现代化”的进程.     

在SQUID心磁测量中基于奇异值分解和自适应滤波的噪声消除法

采用矩阵奇异值分解(singular value decomposition, SVD)的方法，对高温射频超导量子干涉仪(HTc rf-SQUID)采集到的单通道心磁信号进行处理.证明了对于近似周期性的心磁信号，在无参考噪声的情况下矩阵奇异值分解的方法与自适应窄带陷波相结合有较好的消除广谱噪声的效果. 关键词： 高温射频超导量子干涉仪 心磁信号 奇异值分解 噪声消除     

超导磁梯度张量探头结构优化方法研究

针对传统超导磁梯度张量探头中多个磁梯度计间的噪声互扰会降低系统灵敏度的问题,本文提出了一种基于二维傅里叶变换的磁梯度张量探头结构优化方法。通过二维傅里叶变换及逆变换将磁场矢量Z分量沿着Z轴方向的二阶空间导数B_zzz转换为磁场矢量的3个分量以及一阶磁梯度张量的5个独立元素,把通常至少需要6个SQUID一阶平面磁梯度计的探头结构简化为只需要1个二阶SQUID磁梯度计的探头结构,消除了磁梯度计之间的噪声干扰,系统灵敏度提高了1个数量级。实验结果表明该探头具有良好的探测能力,证明了这种优化方法的可行性。     

适用于超高灵敏磁测量的新型高效磁屏蔽研究

高效磁屏蔽对于超高精度超导量子干涉仪(SQUID)等超高灵敏器件可靠稳定工作至关重要。实践中一般采用多层的高磁导率笨重复合磁屏蔽,或者用小型的轻量屏蔽桶配合差分式平面梯度计完成超高灵敏信号测量。文章作者提出并实现了一种新型的高性能磁屏蔽装置,采用实时的动态磁补偿与高温超导线圈相结合就可以实现。对该装置磁屏蔽效果进行了数值仿真计算,并实际测量了该屏蔽装置的轴向和横向磁场,装置屏蔽因数最高可达80 dB;实验测量发现,新型装置可以同时有效地屏蔽轴向与纵向磁场干扰。     

微波驱动下超导量子比特与磁振子的相干耦合

实验上展示了钇铁石榴石(YIG)晶体小球中磁振子与超导量子比特的驱动缀饰态之间的相干强耦合,磁振子的加入使得在超导量子比特中形成了双重缀饰态.实验中一个钇铁石榴石晶体小球与一个超导量子比特同时放置在三维谐振腔中,分别通过磁偶极相互作用和电偶极相互作用与谐振腔中的本征场(TE102模式)耦合,并通过腔模作为媒介实现两者之间的有效相干强耦合.给超导量子比特施加一个共振的微波驱动并改变驱动强度,测得耦合系统能级劈裂随驱动强度的变化,并理论上利用粒子-空穴对与玻色场耦合的模型做了计算.在大部分的驱动强度范围内实验结果都与理论计算结果符合得较好,表明驱动下的比特-磁振子耦合系统可以用来模拟粒子-空穴对称对与玻色场的耦合系统.本文使用的混合量子系统为模拟玻色子与费米子的混合系统提供了一个新途径.     

用于TES读出的两级SQUID电流放大器及时分复用电路设计与仿真（英文）

本文报道了用于转变边缘传感器(Transition Edge Sensor)读出的两级超导量子干涉器件(Superconducting Quantum Interference Device)放大器电路设计,通过电流分辨率、增益、带宽等考虑对电路参数进行设计,并采用WRspice建立电路仿真模型进行参数优化.电路通过引入磁通锁定环(flux locked loop)实现了大动态输入的确定放大倍数线性放大器,并采用时分复用读出策略对TES阵列进行读出.本文分析方法及仿真模型对于设计及验证大规模复杂TES阵列读出电路提供了一种有效的参数优化手段.