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SQUID传感器工作原理通过超导性,我们能够设计出灵敏的传感器,这些传感器被称为SQUID(超导量子干涉仪)。SQUID这一名称与海洋中的头足类动物(如章鱼)相同,但在这里它是**Superconducting Quantum Interference Device**(超导量子干涉设备)的缩写。
每个SQUID由一个宏观的超导环和一个或两个弱连接(Josephson结)组成。当SQUID被冷却至其临界温度以下时,外部的磁通量会被锁定在环内。超电流(Isupra)使得磁通量成为Φ0的整数倍(Φ0是磁通量量子)。当Φ0发生变化时,超导材料会调整超电流Isupra,以补偿总的磁通量。
此时,弱连接起着关键作用。超电流Isupra无法补偿外部磁通Φextern的较大变化。当外部磁通变化超过弱连接的临界电流(IC)时,超导性会在局部区域失效,磁通量量子会进入或离开超导环。这一过渡是瞬时的,并伴随能量损耗,因为此时弱连接处于电阻状态。这种能量损耗可以非常敏感地被探测到,正是SQUID传感器的基本工作原理。
SQUID传感器的使用注意事项
1. **电流限制**:SQUID传感器在常温下的工作电流不得超过100µA。连接SQUID之前,务必使用欧姆表检查测量电流的大小,且不要使用具有自动量程选择功能的欧姆表。
2. **静电放电(ESD)敏感性**:SQUID对静电放电极为敏感。高能量的静电放电可能会对设备造成永久性损坏,因此,在操作时应采取适当的静电放电防护措施,以避免性能下降或功能丧失。
3. **焊接温度和时间**:焊接过程中,过高的温度可能会导致SQUID特性发生显著变化或完全失去功能。推荐的焊接时间不超过1秒,焊接温度应低于300°C,并且每次焊接间隔至少10秒,以确保设备的正常工作。
通过遵守这些注意事项,可以最大限度地保护SQUID传感器,确保其在使用过程中的高性能和长期稳定性。 |