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佛山市賀迪傳感儀器有限公司
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閱讀：5發布時間：2025-2-27
現在，對高溫SQUID的研討首要會集在兩個方面： 一是高溫超導SQUID基本理論的研討，首要指高溫超導SQUID 電壓與電流特性，電壓與磁通之間的改換系數等數值仿真；二是各種高溫超導SQUID 器件的研發以及在相關范疇完成對弱小磁場信號的檢測。
近幾年，超導薄膜技能的進步使得薄膜質量有明顯進步，將超導薄膜的磁通噪聲減小了近8個數量級。經過運用超導環的焊接技能、YBCO的微橋技能以及多層膜的復合技能，使得高溫超導的噪聲系數進步到1 kHz 時的9.7 fT/ √Hz ，而在1 Hz 時能到達53 fT/ √Hz 。
Yang等人選用諧振型耦合電路結合常規銅拾取線圈，將SQUID的磁場噪聲降低到26 fT/ √Hz 。Kang 等人將兩個SQUID 串聯，其中一個作為信號檢測體系，別的一個作為參閱信號端，構成多通道雙弛豫振蕩的SQUID 磁傳感器和平面梯度計，在100 Hz 下，其噪聲別離到達3 fT/ √Hz 和4 fT/ √Hz 。而Kawai集成了9 通道的平面式梯度計，噪聲水平到達10 fT/ √Hz，梯度計結構能夠防止運用昂貴的磁屏蔽室，對SQUID的廣泛使用十分有利。
3、GMR/超導復合磁傳感器原理、使用與開展
GMR傳感器是一種經過金屬薄層將軟磁層和硬磁層分脫離的結構，其開展是隨著各向異性磁阻（MR）傳感器的開展一同開展的。要了解工業型防爆變送器與超導復合傳感器的開展，首先要剖析GMR傳感器的機理與現狀，然后在此基礎上闡述超導復合結構。
3.1 GMR 磁傳感器的原理
由磁性資料制作的導體的電阻在磁場效果下發作改變的現象叫做磁阻現象，這種現象被發現現已100 多年了。R.P. Hunt 發現，對坡莫合金薄膜施加的磁場方向改變90°時，薄膜的電阻有2%的改變，能夠作為磁傳感器的制作資料。更重要的是，這種薄膜能夠制成微型化傳感器，當磁化方向設置成單一方向時，傳感器的噪聲會十分小，只受到熱噪聲的影響，其信噪比能夠到達97 dB。在磁記錄方面的使用中，大約有20 dB的磁記錄噪聲，因而，MR 技能遠遠優于其他方法，MR技能隨之被廣泛使用于硬盤驅動數據存儲，并在微型化方面也有了很多使用。
巨磁阻抗效應是由Baibich等人提出的。他發現在低溫條件下（4 K），如果將鐵、鉻多層膜放置在上千高斯磁場中，其阻抗會發作50%以上的改變。由于在磁記錄重放時磁頭和小磁場檢測方面的需要，使得使用巨磁阻抗效應的設備飛速開展。如今GMR磁傳感器的尺寸能夠到達微米等級，并能在室溫環境下產生大于10%/Oe 的電阻改變。
不同GMR 體系的面板安裝壓力開關其特征是不一樣的，例如Baibich 等人的GMR體系是Fe/Cr 替換的多層膜，當一切這些層的磁化方向相同時，一半傳導電流的差壓傳感器批發能夠經過夾層移動而沒有明顯的磁性資料散射現象（低電阻），而替換層的磁化方向回轉時，一切的電子都會發作散射，不論這些電子是提速仍是降速。四層薄膜的磁化軸方向要簡單得多，反鐵磁性的替換膜（例如Mn，Fe）復合到Co 膜上，標明磁化方向在橫軸方向，第二層磁化膜與軟磁層NiFe 層經過一個很薄的導電層（Cu 層）分脫離，這樣的磁性薄膜具有可變的磁化方向，其兩層膜之間的磁化角的改變引起了散射電子經過組合結構方法的多樣性，這就使得這種結構的電阻改變比簡單的MR電阻改變要大得多。
在靈敏度方面，GMR傳感器在100 Hz 磁場中的噪聲大約為20 pT/ √Hz ，大于1 kHz 時的約瑟夫森噪聲極限（小于6 pT/ √Hz ）。
3.2 GMR/超導復合磁傳感器的開展現狀
2004 年法國科學家Myrian 等在Science 上發表文章，報道了一種GMR/超導復合高精度磁傳感器，它能夠測量30 fT 量級的弱小磁場，這現已到達高溫超導SQUID的測量精度。其原理如圖4 所示，其結構包括一個GMR磁傳感器和一個特制的超導環，超導環含有微橋結構，具有微橋結構的超導環具備擴大磁場的效果。
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