什么是SQUID？SQUID（Superconducting Quantum Interference Device，超导量子干涉器）是一种基于超导约瑟夫森结（Josephson Junction）工作的超高灵敏度磁场传感器，也是目前已知高灵敏度的磁测量器件之一。SQUID能够检测极其微弱的磁场信号，其灵敏度可达到飞特斯拉（fT）甚至更低，因此广泛应用于基础科学研究、高端装备制造、生物医学、地球物理勘探、材料分析及量子技术等领域。随着超导材料和低温技术的发展，SQUID已成为现代科研实验室、高校、科研院所及高端工业检测的重要测量工具。SQUID的工作原理SQUID利用超导体中的约瑟夫森效

低温电流比较器（Cryogenic Current Comparator, CCC）已被开发用于电气计量学，目的是以高精度比较两个电流的比值[1]。这对于高精度的电阻测量、非接触式测量微小电流或小电流的放大等应用至关重要。例如，粒子加速器或储存环中的束流强度需要精确测量。在满足以下要求时，存在一个主要问题：束流的能量必须不受影响。必须能够测量非常小的束流。测量结果需要与国家标准对接。在加速器研究中，监测和无损测量极小束流强度是一个巨大的挑战。需要测量的束流由带电粒子（如离子、质子或反质子）产生。特别是反粒子的产生过程极为复杂且

一种难以捉摸的“恶魔”粒子在超导体中被发现，这一发现距其首次预测已近70年。这一发现可能有助于解决超导体如何工作的谜团。Pines的恶魔粒子是一种透明且不带电的粒子，首次在钆锶铱酸盐（strontium ruthenate）超导体样品中被观察到。它是一种等离子激元（plasmon）——即穿过等离子体的电子波动，表现得像粒子一样，因此它是一种准粒子。理论物理学家认为，等离子激元可能在材料的超导性中起到促进作用。如果物理学家能够揭示这一机制，或许能够利用Pines的恶魔粒子为室温超导体提供线索。室温超导体被认为是物理学的“圣杯”，它将实

DC SQUID由两个约瑟夫森结组成，是目前科研领域应用广泛的SQUID类型。RF SQUID适用于部分教学实验及特殊科研应用，但在灵敏度、线性度以及动态范围方面通常低于DC SQUID。因此，HTS SQUID和LTS SQUID既可以设计为DC SQUID，也可以设计为RF SQUID，不过目前科研和工业应用中以DC SQUID更为常见。

一.什么是HTS SQUID？HTS SQUID（High Temperature Superconducting SQUID，高温超导SQUID）通常采用YBCO（YBa₂Cu₃O₇₋ₓ）等高温超导材料制造，可在液氮温区（约77 K）工作。由于液氮获取方便、运行成本较低，因此HTS SQUID广泛应用于野外地球物理勘探、电流无损检测、生物磁测量及工业检测等领域。二.什么是LTS SQUID？LTS SQUID（Low Temperature Superconducting SQUID，低温超导SQUID）通常采用铌（Nb）等低温超导材料制造，需要在液氦温区（约4.2 K）工作。LTS SQUID具有极低噪声和极高磁场灵敏度，是目

一、什么是Flux Locked Loop（FLL）？Flux Locked Loop，简称FLL，中文通常称为磁通锁定环。它是一种反馈控制技术，广泛应用于SQUID读出电子学中。由于SQUID输出电压与磁通之间呈周期性关系，输出曲线类似正弦波。如果直接读取SQUID输出，当磁场变化超过一个磁通量子（Φ₀）时，输出会重复变化，系统无法判断磁场到底增加了多少，因此测量结果会产生歧义。FLL的作用就是通过实时反馈，使SQUID始终保持在输出曲线最线性的工作点附近，从而实现连续、稳定、精确的磁场测量。因此，几乎所有科研级SQUID系统都会采用FLL电子学。二、为什

摘要SQUID（超导量子干涉器）具有极高的磁场灵敏度，能够检测极其微弱的磁场信号。然而，实验室周围普遍存在地磁场、电力系统、电子设备等产生的磁干扰，因此磁屏蔽成为SQUID测量系统不可缺少的重要组成部分。本文介绍磁屏蔽的基本原理、主要类型、在SQUID系统中的作用及典型应用。一、为什么SQUID需要磁屏蔽？SQUID（Superconducting Quantum Interference Device）能够检测飞特斯拉（fT）甚至更低量级的磁场变化，其灵敏度远高于普通磁场传感器。与此同时，实验室环境中存在大量背景磁场，例如地磁场、电力系统50/60 Hz工频磁场、电梯、

SQUID（Superconducting Quantum Interference Device）是一种利用约瑟夫森效应和超导量子干涉原理工作的高灵敏磁场传感器。一个完整的SQUID测量系统不仅包括传感器本身，还需要低温环境、读出电子学、磁屏蔽以及数据采集设备共同工作。本文介绍SQUID系统各组成部分及其功能。一、什么是SQUID系统？SQUID本身只是整个测量系统中的核心传感器。由于SQUID需要在超导状态下工作，因此必须依靠完整的系统支持才能实现高灵敏磁场测量。典型SQUID系统包括：1. SQUID传感器2. 低温冷却系统3. SQUID读出电子学4. 磁屏蔽系统5. 数据采集与控制软件这

SQUID（Superconducting Quantum Interference Device，超导量子干涉器）是目前世界上高灵敏度的磁场检测技术之一，可以测量微弱的磁场变化。由于具有高灵敏度、低噪声和宽动态范围等特点，SQUID已经广泛应用于生物磁学、地球物理、量子科学、材料研究以及高精度计量等领域。一、为什么SQUID具有广泛应用价值？磁场测量技术广泛应用于科学研究和工业检测领域。然而，很多自然现象产生的磁场非常微弱，例如：人脑神经活动产生的磁场心脏电活动产生的磁场地下矿物产生的磁异常超导材料中的微弱磁通变化普通磁传感器难以检测这些信号。SQUID利

如何选择SQUID传感器？HTS SQUID、LTS SQUID及应用选型指南摘要SQUID（Superconducting Quantum Interference Device，超导量子干涉器）是一种基于约瑟夫森效应和超导量子干涉原理工作的高精度磁传感器，核心作用是检测极其微弱的磁场变化。不同类型的SQUID传感器在工作温度、超导材料、噪声水平、适配环境及应用场景上存在显著差异，在搭建SQUID测量系统时，需结合实际实验与工程目标，精准匹配对应的传感器型号。本文将详细梳理SQUID传感器的核心分类、HTS SQUID与LTS SQUID的核心差异，全面讲解选型核心参数、场景适配规则及完整选型流

SQUID 读出电子学是什么？FLL、偏置电路和信号处理原理解析摘要SQUID（Superconducting Quantum Interference Device，超导量子干涉器）具备极高的磁场检测灵敏度，但传感器输出信号无法直接接入普通测量设备读取。要实现SQUID稳定测量，必须配置配套读出电子学。读出电子学负责提供工作偏置、搭建反馈控制环路、维持SQUID工作点稳定，将微弱磁通变化转换为可采集的电信号。本文梳理SQUID读出电子学硬件组成、FLL（Flux Locked Loop，磁通锁定环）工作机制，同时讲解选型过程中需要重点评估的关键参数。一、什么是SQUID读出电子学SQUID读出

一、案例背景电压校准仪（标准源）是电学计量、工业检测、科研实验室不可或缺的核心测量设备，其量值准确度直接影响万用表、采集设备、电子元器件的检测结果。传统校准手段依赖次级电压标准，存在不确定度偏高、交流频段覆盖窄、人工操作繁琐等局限。德国 Supracon 可编程约瑟夫森电压标准（PJVS）量子系统依托约瑟夫森物理效应，复现国际定义伏特基准，量值仅由物理常数与微波频率决定，无长期漂移，可搭建全自动校准平台，实现 Fluke 全系列交直流标准源高精度批量溯源校准。二、方案核心设备组成核心基准：Supracon PJVS 交直流量子电压

SQUID（超导量子干涉器件）是一种基于超导量子效应的磁场测量器件，广泛用于弱磁场测量领域。

在低温下，可靠且可追溯的测温是一项艰巨的任务。最近，我们开发了一种基于直流 SQUID 的噪声温度计，即磁场波动温度计 （MFFT），用于低温范围内的实际测温 [1]。其工作原理基于奈奎斯特定理，确保在很宽的温度范围内具有线性特性。这使得 MFFT 能够替代通常在低温范围内使用的各种二次温度计。
我们首次报告了 3 多年来在大约 1.6 K 到低于 1 mK 的温度下的 MFFT 测量发现，与 PLTS-2000 的高精度实现的偏差为 ≍ 1%。

脑磁图 （MEG） 通过记录神经电流产生的磁场来研究大脑活动，并已成为神经科学家在研究和临床环境中的一项重要技术。与自发明以来一直是现代 MEG 系统核心的液氦冷却低 Tc 超导量子干涉器件 （SQUID） 不同，高 Tc SQUID 可以在液氮冷却下运行。隔热要求的放宽允许传感器与室温环境之间的距离从几厘米减少到不到一毫米，其中 MEG 信号强度明显更高。尽管有这一优势，但高 Tc SQUID 仅用于广为人知的诱发电量的原理验证 MEG 记录。在这里，我们表明，由于传感器与头部非常接近，基于 HSID 的高 Tc MEG 可能能够提供有关大脑活动的新信息。我们已经对两名健康人类受试者的自发性大脑活动进行了单通道和双通道高 Tc SQUID MEG 记录。我们展示了在运动皮层中发现的枕骨 α 节律和 mu 节律的调制。此外，我们还发现了大脑枕叶区域的 θ 波段异常高振幅活动。我们的结果表明，高 Tc SQUID 可以提供对大脑的更仔细观察。

本文件摘录了 DESY “任何光粒子搜索”（ALPS-II） 第二阶段的技术设计报告，该报告于 2012 年 8 月提交给 DESY PRC，并于 2012 年 11 月进行了审查。ALPS-II 是一项“光穿过墙壁”实验，它搜索光子振荡到弱相互作用的 sub-eV 粒子中。这些通常是通过标准模型的扩展来预测的，并受到天体物理现象的激励。2013 年 2 月 21 日，DESY 管理层批准了 ALPS-II 项目的第一阶段。

我们提出了一种能够克服传统的3 dB参数压缩限制的单正交反馈方案。该方法在基于具有磁性尖端的悬臂梁的微机械系统中进行了实验演示。悬臂梁在低温下由SQUID电位计检测，而参数泵浦是通过以悬臂梁频率的两倍调制磁场梯度获得的。在对正弦测试信号的响应和热机械噪声的响应中，观察到最大压缩分别为11.5 dB和11.3 dB。最大压缩因子仅受可实现的最大参数调制的限制。所提出的技术可用于将机械谐振器的一个正交压缩到量子噪声水平以下，即使不需要量子受限检测器。

宽带光源在高容量光通信、光学相干断层扫描、光谱学和光谱仪校准等各个领域发挥着重要作用。尽管来自标准自发参数下转换的超宽带非经典态可以作为量子对应物，但其检测和量子表征一直是一项具有挑战性的任务。在这里，我们展示了在电信波长 （1.5 \mu m） 下这种超宽带 （150 nm FWHM） 压缩状态下多模结构的定量表征。我们高度多模态的非经典光子分布是使用超导过渡边缘传感器直接观察到的。从观察到的光子相关函数中，我们表明数十个不同的挤压器在同一空间模式下共存。我们预计我们的结果和技术将为在频域中为大规模光量子网络生成和表征非经典光源开辟了新的可能性。

我们通过使用基于脉冲管的稀释制冷机预冷的铜核退磁级成功地将量子流体“干”制冷到T=0.16mK。这种类型的制冷提供了一种灵活而简单的sub-mK解决方案，以满足包括超流体3He实验在内的各种需求。我们的中心设计原则是消除高场磁铁和核制冷级之间的相对振动，这导致在35mT场中获得的Q=4.4nW的最小热泄漏。
对于温度测量，我们使用了浸入液体3He中的石英音叉。我们证明，在从流体动力学到弹道准粒子区域的交叉点，叉振子可以被认为是超流体3He中的自校准。

这里报告的比较是国际计量局验证初级电阻标准国际一致性计划的一部分。量子霍尔效应（QHE）的国家实验室标准与 BIPM 的标准进行比较，从而验证国际一级电阻标准的一致性。1993 年至 1999 年期间，已经与下列实验室进行了五次此类比较：BNM/LCIE（法国）[1]、METAS（瑞士）[2]、PTB(德国）[3]、NPL（英国）[4] 和 NIST（美国）[5]。国际计量局在 2009 年进行的一项调查显示，许多国家计量机构都有兴趣参加该计划，或重复参加该计划。因此，BIPM 决定启动一系列新的现场比对活动，其中第一项活动就是 BIPM-PTB。