Sisällysluettelo:
- Määritelmä - Mitä suprajohtava kvanttihäiriölaite (SQUID) tarkoittaa?
- Techopedia selittää suprajohtavan kvanttihäiriölaitteen (SQUID)
Määritelmä - Mitä suprajohtava kvanttihäiriölaite (SQUID) tarkoittaa?
Suprajohtava kvanttihäiriölaite (SQUID) on erittäin herkkä laite heikkojen magneettikenttien mittaamiseksi. Se pystyy mittaamaan jopa 5 aT (5 × 10 -18 T) magneettikenttiä. SQUID-laitteita käytetään herkkyydestään johtuen laajalti tutkimuksissa, biologisissa tutkimuksissa ja muissa ultraherkissä elektronisissa ja magneettisissa mittauksissa, joissa heikot signaalit eivät ole havaittavissa tavanomaisilla mittalaitteilla.
Techopedia selittää suprajohtavan kvanttihäiriölaitteen (SQUID)
SQUID on rakennettu suprajohtavasta silmukasta, joka sisältää yhden tai useamman Josephson-liitoksen.
SQUID-tyyppejä on kahta tyyppiä, radiotaajuinen (RF) SQUID, joka koostuu vain yhdestä Josephson-liittymästä, ja tasavirta (DC) SQUID, jolla on kaksi tai useampia liitoksia. RF on halvempi rakenteessa, mutta vähemmän herkkä verrattuna tasavirtaan.
Tyypillisessä DC SQUID -laitteessa on kaksi yhdensuuntaista liitosta lisätty suprajohtavaan silmukkaan. Ilman magneettikenttää tulovirta jakaa tasaisesti haarojen välillä. Tämä ylläpitää ulkoisesti kytkettyä säiliöpiiriä resonanssilla. Mikä tahansa ulkoinen magneettikenttä aiheuttaa muutoksen säiliöpiirin resonanssitaajuudessa ja virran epätasapainon, joka johtaa jännitteeseen Josephson-liitännän yli. Jännite on magneettisen vuon funktio, ja siksi sitä voidaan mitata ja käyttää magneettisen vuon laskemiseen.
Matalan lämpötilan SQUID-laitteissa käytetyt suprajohtavat materiaalit ovat puhdasta niobiumia tai lyijyseoksia. Laite jäähdytetään nestemäisellä heliumilla suprajohtavuuden ylläpitämiseksi. Korkean lämpötilan SQUID: t valmistetaan korkean lämpötilan suprajohteista, kuten yttriumbarium-kuparioksidista (YBCO), ja jäähdytetään halvemmalla ja helposti saatavilla olevalla nestemäisellä typellä. Ne eivät kuitenkaan ole yhtä herkkiä kuin matalan lämpötilan mallit, mutta ovat riittävän hyviä tietyissä sovelluksissa.
SQUID on erittäin herkkä magneettisten energiakenttien havaitsemiselle, jopa 100 miljardia kertaa pienempi kuin energia, joka liikuttaa kompassinneulaa. Tämä äärimmäinen herkkyys tekee niistä ihanteellisia erittäin herkille sovelluksille tutkimuksissa, biologisissa tutkimuksissa ja lääketieteellisissä kokeissa, joissa läsnä olevia magneettikenttiä ei voida mitata tavanomaisilla välineillä.
Esimerkiksi SQUIDSiä mitataan ihmisen aivojen tai sydämen heikkojen signaalien mittaamalla hermovirtojen aiheuttamat magneettikentät. Muita sovelluksia ovat erittäin herkkien gradiometrien, magnetometrien ja voltmetrien rakentaminen.
