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、电机、变压器以及各种电子设备产生的电磁干扰。

如果没有磁屏蔽，这些环境噪声可能远大于待测信号，导致SQUID无法准确测量。因此，在高灵敏度磁场测量中，磁屏蔽不仅用于降低背景磁场，

还能够提高系统稳定性、减小噪声并改善测量重复性。

二、磁屏蔽的工作原理

磁屏蔽主要通过两种方式降低外界磁场对测量区域的影响：

1. 高磁导率材料屏蔽

采用高磁导率材料（如μ-metal）制成屏蔽层，使磁力线优先通过屏蔽材料，从而减少进入内部空间的磁场强度。这种方式适用于低频和静态磁场

屏蔽，是实验室最常见的磁屏蔽方案。

2. 超导磁屏蔽

当超导材料进入超导状态后，会表现出完全抗磁性（迈斯纳效应），能够有效排斥外部磁场进入内部空间。超导磁屏蔽通常用于要求极高屏蔽性能

的科研实验。

三、SQUID系统中磁屏蔽的位置

一个完整的SQUID测量系统通常包括：

* SQUID传感器

* 低温杜瓦（Cryostat）

* FLL读出电子学

* 数据采集系统

* 磁屏蔽装置

磁屏蔽通常位于SQUID传感器外部，可采用单层、多层圆筒结构，或者大型磁屏蔽室，根据实验要求选择不同的屏蔽等级。

四、磁屏蔽带来的优势

采用磁屏蔽后，可获得以下优势：

* 显著降低环境磁噪声

* 提高信噪比（SNR）

* 改善测量稳定性

* 提高重复测量一致性

* 减少工频干扰

* 满足超低磁场实验需求

对于生物磁、量子测量、材料研究等应用，磁屏蔽几乎是必不可少的配置。

五、典型应用

磁屏蔽广泛应用于：

* SQUID磁强计

* 脑磁图（MEG）

* 心磁图（MCG）

* 超导量子计算实验

* 国家计量实验室

* 地球物理测量

* 纳米磁学研究

六、北京启星创通可提供哪些相关产品？

北京启星创通科技有限公司可提供SQUID系统、SQUID读出电子学、低温杜瓦及相关测试解决方案，并可根据科研需求提供磁屏蔽系统选型建议，

与合作品牌共同支持科研用户开展高灵敏磁场测量。

七、总结

对于SQUID而言，磁屏蔽不是可选配置，而是高精度测量系统的重要组成部分。合理设计磁屏蔽结构并结合低噪声电子学和稳定的低温环境，

可充分发挥SQUID的超高灵敏度优势。

FAQ

1、SQUID一定需要磁屏蔽吗？

对于绝大多数高灵敏度科研应用，建议使用磁屏蔽。磁屏蔽可以显著降低环境磁噪声，提高测量稳定性和准确性。

2、磁屏蔽能完全消除外界磁场吗？

不能。磁屏蔽可以大幅降低环境磁场，但无法做到绝对零磁场。实际屏蔽效果取决于屏蔽材料、层数、结构设计及外界磁场强度。

3、μ-metal是什么？

μ-metal是一种高磁导率合金材料，广泛用于低频磁场屏蔽。它能够有效引导磁力线，减少磁场进入屏蔽区域。

4、什么是超导磁屏蔽？

超导磁屏蔽利用超导材料的迈斯纳效应排斥外部磁场，可提供极高的屏蔽性能，适用于高端科研实验。

5、磁屏蔽室和磁屏蔽筒有什么区别？

磁屏蔽筒通常用于保护单个SQUID传感器，而磁屏蔽室可容纳整套实验设备甚至实验人员，适用于大型科研平台。

6、没有磁屏蔽还能测量吗？

在环境磁噪声较低且对精度要求不高的情况下可以进行部分测量，但对于飞特斯拉级弱磁测量，通常需要配合磁屏蔽使用。

7、北京启星创通可以提供磁屏蔽系统吗？

启星创通可根据科研应用需求提供SQUID系统整体解决方案，并协助用户进行磁屏蔽配置选型和系统集成咨询。

8、哪些实验最需要磁屏蔽？

脑磁图（MEG）、心磁图（MCG）、量子计算、超导材料研究、国家计量、纳米磁学和超低磁场测量等应用通常都需要高性能磁屏蔽。