Supracon CNxblue 系列LTS dc-SQUID 电流传感器

一、产品概览

CNxblue 是德国 Supracon 基于 IPHT 自研亚微米十字型约瑟夫森隧道结工艺开发的LTS dc-SQUID 电流传感器系列，覆盖 CN2、CN4、CN8、CN17、CN34 五款标准化型号，芯片统一尺寸 2.5mm×2.5mm，工作温区 1~5K，适配常规液氦杜瓦低温环境。

全系器件集成多重薄膜线圈：输入线圈、磁通反馈线圈、输入电流补偿反馈线圈，同时内置片式加热电阻，可快速释放环路俘获磁通；标配铌磁屏蔽封装与玻璃纤维防护外壳，自带可拆卸射频滤波，有效抑制高频电磁干扰。产品无需外置低温匹配电路，可无缝对接原厂 JESSY 磁通锁定读出系统，也兼容市面合规 SQUID 电子；支持选配 SW1 超导开关配套使用，裸芯片、标准屏蔽封装两种交付形式，主要用于将微弱电流信号转换为可检测磁通信号，是 TES 红外 / X 射线探测器、生物磁阵列、低温量子计量的标准前端传感元件。

二、原理与硬件结构

2.1 工作原理

基于约瑟夫森量子干涉效应，外部微弱电流通入片上输入线圈，通过互感耦合转化为磁通信号送入 SQUID 环路；内置磁通反馈线圈实时抵消外部磁通偏移，电流反馈线圈完成输入电流补偿，片上加热器通电升温可消除低温俘获磁通，恢复器件初始工作点。

输入电流与 SQUID 磁通形成稳定线性对应关系，经由 JESSY 读出电子线性化处理后，输出高精度电压信号，实现飞安至皮安级微弱电流无损探测。

2.2 芯片内部结构

• 十字型亚微米约瑟夫森结对：核心量子传感单元，场稳定性优异；

• 集成输入线圈：不同匝数区分 CN 各型号，决定输入电感与耦合系数；

• 磁通反馈线圈：用于 SQUID 工作点闭环调节；

• 电流补偿反馈线圈：抵消大输入电流带来的信号偏移；

• 片上薄膜加热电阻：磁通释放、器件复位专用；

• 片内射频滤波电路：抑制室温线缆带入高频噪声。

2.3 整机封装结构

• 2.5×2.5mm 超导传感芯片；

• 一体化铌圆柱磁屏蔽筒、铌顶盖，隔绝环境杂散磁场；

• 玻璃纤维机械防护壳体；

• M1.2 螺钉式超导输入端子、金属焊盘控制端子；

• 标准低温引线接口，适配 4.2K 低温屏蔽线缆。

三、完整核心技术参数

3.1 全系列通用基础参数

3.2 各型号差异化参数对照表

3.3 使用注意参数

• 室温耐压：不可通入＞100 µA 电流，禁止自动量程欧姆表测试；

• 焊接要求：单次焊接时长≤2s，温度＜300℃，间隔≥10s；

• 器件属性：ESD 静电敏感器件，操作需防静电工作台。

四、产品核心特点

• 成熟 Nb/Al-AlOx 全难熔超导薄膜工艺，亚微米约瑟夫森结，磁场稳定性良好；

• 五款梯度型号覆盖不同输入电感、噪声需求，适配多量级微弱电流探测；

• 三重复合反馈线圈集成设计，自动补偿磁通与电流偏移，测量线性度优；

• 片上一体化加热电阻，无需外接复位元件，快速清除俘获磁通；

• 自带可拆卸射频滤波，降低低温系统高频干扰；

• 标准铌磁屏蔽封装，隔绝外界地磁场、杂散磁扰动；

• 无需额外低温匹配电路，搭配 JESSY 读出电子即可快速搭建测量系统；

• 可配套 SW1 超导开关组成可控磁通回路，支持持续电流环路实验；

• 小型芯片封装，可集成多通道阵列低温探杆，适配多组同步测量；

• 裸芯片、标准屏蔽两种交付方案，支持科研定制封装需求。

五、全套配套系统

5.1 配套读出电子

Supracon JESSY 单 / 多通道 SQUID 磁通锁定读出系统，配套 EasySQUIDcontrol 测控软件，自动完成 SQUID 偏置、磁通补偿、加热器时序控制。

5.2 配套超导元器件

Supracon SW1 热控超导开关，串联于输入回路实现磁通通路可控通断。

5.3 低温配套硬件

4.2K 液氦杜瓦、无磁低温屏蔽线缆、铌屏蔽套管、低温金丝键合辅料、定制低温测量探杆。

5.4 可选配套配件

多通道阵列安装底座、外置射频滤波盒、防静电操作套件、原厂测试评估板。

六、典型应用场景

• TES 相变边缘探测器读出

      红外、X 射线、天文单光子探测器微弱电流前端传感，深空探测低温读出系统核心元件。

• 生物磁测量阵列（脑磁 / 心磁图）

      多通道梯度计配套传感芯片，捕捉人体 fT 级生物磁场微弱感应电流。

• 低温量子计量实验室

       超微量电流标定、持续超导电流环路、约瑟夫森器件物性测试。

• 超低场核磁共振设备

       低场 MRI 内部微弱磁化电流高精度采集，磁场均匀度监测。

• 超导材料与低维物理实验

       薄膜、纳米超导样品微小电流、磁通动力学精密表征。

• 地球物理超导磁测仪器

      多匝拾取线圈配套传感，地下微弱磁异常信号转换检测。

• 中子电偶极矩（nEDM）、低温核物理大型实验

       极化 ³He 磁强计配套高灵敏电流传感单元。

本产品全部工艺、参数、配套适配信息来源于德国 Supracon 官网www.supracon.com及原厂 CNxblue 规格手册；我司提供 CN 全系列屏蔽封装 / 裸芯片原厂供货，可提供低温探头集成、JESSY 系统联调、实验方案技术支持。