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              精準測量,無限可能:SQUID技術了解一下
              來源: 時間:2024-03-14 10:01:00 瀏覽:2260次

              精準測量,無限可能:SQUID技術了解一下

               

              超導量子干涉磁測量(SQUID)技術是一種具有極高靈敏度的磁測量技術,能夠在極低溫條件下測量極其微弱的磁場變化;作為一種特殊的傳感器,SQUID在科學研究、醫療診斷、能源監測等領域具有廣泛的應用前景。

              一、工作原理

              SQUIDSuperconducting Quantum Interference Device(超導量子干涉器)的縮寫,它利用超導材料在低溫下的量子干涉效應來實現對磁場變化的測量;SQUID技術的核心部分是一個超導環,稱為 Josephson ,Josephson 環由兩個超導島通過 Josephson 結連接而成,Josephson 結是一種 Tunnel 結,具有低電阻和高靈敏度的特點。

              當外部磁場發生變化時,Josephson 環中的超導島會受到磁通量的變化,從而在環中產生電流,這個電流會導致環的電荷量發生變化,進而引起環中電壓的變化,通過測量這個電壓變化,我們可以得知外部磁場的變化情況;由于 Josephson 結的高靈敏度,SQUID 對磁場變化的測量精度非常高,甚至可以達到 pT(皮特斯拉)量級。


              二、技術特點

              1. 高靈敏度SQUID 的磁場測量靈敏度非常高,可以檢測到極微弱的磁場變化;這使得 SQUID 在探測微觀粒子、研究物質性質等方面具有顯著優勢。

              2. 寬頻帶SQUID 技術具有很寬的頻率響應范圍,可以測量從直流到射頻的磁場變化;這為 SQUID 在各種應用領域提供了很大的靈活性。

              3. 低溫運行SQUID 需要在極低溫條件下運行,通常需要在液氮溫度(77 K)或液氦溫度(4 K)下工作低溫環境可以提高 SQUID 的靈敏度和穩定性。

              4. 抗干擾能力強SQUID 技術具有很好的抗干擾能力,能夠有效排除外部電磁場的干擾,從而提高測量準確性。

              5. 小型化、便攜化:隨著超導材料和加工技術的發展,SQUID 設備的小型化和便攜化取得了顯著成果,使得 SQUID 在現場檢測和移動測量方面具有潛力。


              三、技術研究和發展現狀

              我國在 SQUID 技術領域的研究始于 20 世紀 80 年代,經過近 40 多年的發展,已經在 SQUID 設備研制、應用研究等方面取得了世界領先的成果。

              SQUID 設備方面,我國已經成功研制出多種類型的 SQUID,包括單環型雙環型分布式陣列型等,涵蓋了低溫、高溫、混合低溫等多種類型;這些設備的性能指標達到了國際先進水平,部分設備已經實現產業化生產和應用。

              在應用研究方面,我國 SQUID 技術已經廣泛應用于物理、生物、醫學、能源等領域;

              例如:

              物理領域,SQUID 技術被用于研究微觀粒子的性質和相互作用;

              生物領域,SQUID 技術被用于探測生物體內的磁場變化,實現無創診斷;

              醫學領域,SQUID 技術被用于檢測腫瘤、神經系統疾病等;

              能源領域SQUID 技術被用于監測地熱場、電磁場等。

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              全部 3小時前 四川
              文字是人類用符號記錄表達信息以傳之久遠的方式和工具?,F代文字大多是記錄語言的工具。人類往往先有口頭的語言后產生書面文字,很多小語種,有語言但沒有文字。文字的不同體現了國家和民族的書面表達的方式和思維不同。文字使人類進入有歷史記錄的文明社會。
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