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歷史

直流SQUID的原理

直流 SQUID 有兩個(gè)平行約瑟夫節(jié)組成一個(gè)超導(dǎo)線圈，其功能建立在 約瑟夫效應(yīng) 的基礎(chǔ)之上。首先，在沒有外場(chǎng)的情況下，輸入電流I被分成兩路；其次，加上外場(chǎng)，產(chǎn)生感生電流Is，又稱屏蔽電流，感生電流與原來(lái)兩路電流方向一個(gè)相同一個(gè)相反融入,成為I/2+Is和I/2-Is；最后，當(dāng)任何一路電流大小超越約瑟夫節(jié)的臨界電流時(shí)，約瑟夫節(jié)兩端就有了電壓。

如果外加磁場(chǎng)流超過半個(gè)磁流元，SQUID 會(huì)與眾不同得產(chǎn)生相反方向的感應(yīng)電流來(lái)補(bǔ)上那小半個(gè)磁流元。原因有兩點(diǎn)：一是超導(dǎo)線圈包含的磁流必須為整數(shù)倍的磁流元 ，二則產(chǎn)生感應(yīng)電流屏蔽原來(lái)的大半個(gè)磁流元所花費(fèi)的能量大于補(bǔ)上小半個(gè)磁流元所需的能量。顯然，屏蔽電流在磁流為半整數(shù)倍的磁流元時(shí)會(huì)更改方向。所以臨界電流會(huì)隨著外加磁場(chǎng)而震蕩. 如果輸入電流總是大于臨界電流，則 SQUID 總是處于電阻模式. 電壓是外加磁場(chǎng)的函數(shù)，震蕩周期是磁流元Φ0. 由于直流SQUID的電流-電壓是特性曲線是滯后類型, 一個(gè)分流電阻R架設(shè)于節(jié)的兩端來(lái)消除滯后回線， (對(duì)銅氧化物超導(dǎo)來(lái)說(shuō)本身的節(jié)的電阻就夠了). 屏蔽電流等于外加磁場(chǎng)流除以超導(dǎo)線圈自身的電感. 這樣， ΔΦ 約等于 ΔV 的函數(shù)(磁流-電壓轉(zhuǎn)換)[1][2] :

?V = R ?I

2I = 2 ?Φ/L, 這里 L 超導(dǎo)線圈的自感

?V = (R/L) ?Φ

應(yīng)用

相關(guān)條目

約瑟夫森效應(yīng)

超導(dǎo)現(xiàn)象

參考文獻(xiàn)

Clarke, John; Braginski, Alex I. (編). The SQUID Handbook: Applications of SQUIDs and SQUID Systems 2. Wiley-VCH. 2006. ISBN 978-3-527-40408-7. 

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