高溫超導SQUID磁量儀系統之研發

Abstract

超導量子干涉元件 (Superconducting Quantum Interference Device, 簡稱SQUID) 是目前所知最敏感的磁通偵測器，其獨特的磁通與電壓的週期特性，使得SQUID已被使用在精密測量，成為微弱物理量如磁場、磁場梯度、電流、電壓、電阻、電感及磁化率等測量上最靈敏的感測元件。 在本實驗中我們自行設計研發一個高溫超導SQUID磁量儀系統，其中包含Dewar、屏蔽桶、均勻磁化線圈，並研究性能及特性。 我們使用G-10玻璃纖維作為材料製作Dewar，以及低溫AB膠來接合，確保Dewar的真空度，在製作過程中我們嘗試了許多塗膠的方法，最後發現只要塗在接合部分即可達到效果。製作完成後量測Dewar的性能，可容納2.6 升的液態氮，儲存20小時。 我們並且使用high μ-metal製作屏蔽桶，我們的屏敝桶有三層high μ-metal以及銅網，其體積大小為長44 cm、寬 44 cm、高 56 cm，其屏蔽效果在1 Hz的屏蔽係數可達35 dB，而在1 kHz可以達到50 dB。 若應用在磁鬆弛量測上必須有一個均勻磁場磁化樣品所以我們製作一個均勻磁場線圈，經過量測後軸向磁場的均勻度在線圈中心10 mm x 10 mm的範圍內是0.8 %，在2 mm x 2 mm的範圍內是0.1 %。最後我們將SQUID磁量計置於系統中量測雜訊頻譜，SQUID對磁場的雜訊在100 Hz為300 μΦ0/Hz1/2。