超导量子干涉装置(SQUID)本质上是一种将磁通量转换为电压的磁通量传感器。根据所用超导材料的不同,可分为低温超导体(LTc SQUID)和高温超导体(HTc SQUID)。
根据工作模式的不同,它们可以分为两种类型:DC-SQUID和RF-SQUID。 DC-SQUID 在直流偏置电流下工作,包含两个约瑟夫森结超导环。 RF-SQUID是一种高频超导量子干涉仪,其探测装置包括约瑟夫森结超导环和与其耦合的高频谐振器。
超导量子干涉磁力计(SQUID) 于20 世纪60 年代中期开发。它基于约瑟夫森效应,可测量磁场的微小变化。 SQUID由超导材料制成,根据所使用的超导材料可分为低温超导SQUID和高温超导SQUID。
它也是最灵敏的弱磁测量,可测量0.1T以下的恒定磁场或交变磁场,理论灵敏度可达10~15T,直流超导量子磁分辨率可达710~15T。高频超导量子磁力计分辨率达到10-14T。
SQUID是目前人类已知的最灵敏的磁场传感器件,测量范围从零磁场到数千特斯拉,响应频率从直流到几千兆赫兹,这些特性使得它们比磁通门更常用。磁力计和质子进动磁力计。
超导SQUID系统的开发和应用研究在全球范围内极为活跃。接近量子极限的磁检测灵敏度允许检测低至10-15 T Hz-1/2 的磁场信号。同时,超导体可以检测从DC 到GHz 的信号,因为它们响应磁场而不是磁场的变化率。测试系统的频率响应通常受到读出电路的限制。通常达到10-100 MHz 级别。
超导量子干涉磁力计可以接收极微弱的磁场信号,因此如果应用于军事工程,无疑将在未来海军武器中发挥重要作用。
自20世纪60年代出现以来,相关研究不断进行。 2012年至2021年,该领域科学引文索引(SCI)和科技会议论文集索引(CPCI)数据库收录的核心论文5 106篇,分别来自美国、德国、中国、日本、印度、法国、美国、俄罗斯、意大利等国在这方面的研究非常活跃。 SQUID作为最灵敏的磁传感器件之一,取得了长足的进步,在各个领域的应用研究中发挥着不可替代的作用。
1999年,美国海军进行了移动式水下碎片搜索系统(MUDSS)的演示测试,该系统采用氮冷高温超导磁力计和磁力计,成功探测并识别了埋藏的500磅炸弹。测试结果还表明,高温超导传感器可以在最远30米的距离探测到500磅炸弹,在50米处探测1000磅炸弹的范围,并具有探测埋深磁性目标的能力马苏。 0~2.133m。
SQUID 还广泛用于生物磁场测量,例如心磁测量。在中国,心磁图仪现已能够准确测量人体心脏内的磁场信息。利用超高灵敏度和矢量测量的特点,可用于高精度早期诊断、缺血性心血管疾病快速筛查和定位、胎儿心脏磁力检测、大人群心血管疾病风险筛查等。实现了。
该技术还可应用于地磁、海洋探测、磁探空车、海底通信接收机、鱼雷磁探空车、航磁探空等领域。
经过不断的研究,北京马斯顿科技发展有限公司已成功开发出针对上述场景应用的产品:锋芒GM系列、心磁仪、鹰6系列、鲸鱼8系列超导磁力计系统。
此外,还可用于未爆弹药检测、地下空洞检测、滑坡、泥石流监测、桥梁监测、道路空洞检测、路基安全检查、大坝安全检查、河床渗漏、河道渗漏等基础设施安全监测检测。漏水。其他基础设施安全检查。
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