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剖析小磁场的新型金属管转子流量计工作原理

发布日期：2019-08-24 来源：作者：浏览次数：

【导读】：新的测量金属管转子流量计与传统的SQUID（超导量子干涉装置）磁力计密切相关，例如，用于脑成像。金属管转子流量计的核心是超导回路，其中一部分已被普通金属导体取代。由于所谓的接近现象，正常金属在与超导体接触时变为弱超导。......

在阿尔托大学科技学院低温实验室和Scuola Normal Superiore进行的研究结果在网络版上发表。

研究人员开发的这种新颖且非常灵敏的磁场金属管转子流量计的优点是功耗小，测量简单，适用于不同的测量范围。

新的测量金属管转子流量计与传统的SQUID（超导量子干涉装置）磁力计密切相关，例如，用于脑成像。金属管转子流量计的核心是超导回路，其中一部分已被普通金属导体取代。由于所谓的接近现象，正常金属在与超导体接触时变为弱超导。

非常初的想法是研究超导接近现象对电子之间的热流和正常金属的晶格振动的影响。然而，Jukka Pekola教授解释说，人们发现该结构还可以用作灵敏且可调谐的磁场金属管转子流量计。

被称为SQUIPT（超导量子干涉接近晶体管）的结构结合了隧道结的众所周知的电传输特性和由超导邻近效应实现的可调节性。对于铁芯环，可以使用不同长度的金属线和材料，这扩展了器件的操作范围。

因为使用非常弱的直流电进行测量，所以检测装置的功耗很小。新的金属管转子流量计结构非常适合低温，噪声水平较低，设备的性能和灵敏度都很好。

理论分析和用该装置进行的非常好次实验似乎很有希望。

金属管转子流量计的独特标志是它的简洁性。将直流输入馈送到器件，将环路置于外部磁场中，然后监测电压。电压周期性地交替作为外部磁场的函数。Pekola澄清说，通过直接电压测量，我们甚至可以测量非常小的磁场。

迄今为止的实验主要是在绝对零点以上十分之一左右进行，但如果选择超导材料，该装置也可以在更高的液氦温度下工作（约4开尔文或-269°C）。适合。这对于实际应用很重要。

该小组面临的下一个任务是参数优化，这将阐明设备可以实现的测量灵敏度，并有助于确定它可以测量的字段有多小。

在这个阶段，Pekola对金属管转子流量计未来实际应用的估计是谨慎的。

从原型到实际产品的道路很长，可能需要几年时间。尽管如此，我们已经与VTT就金属管转子流量计的未来发展和生产进行了初步讨论。Pekola表示，在非常好的情况下，这可以在一些特殊应用中取代传统的SQUID磁力计。

金属管转子流量计结构由Micronova微纳米技术中心制造，该中心由阿尔托大学科学与技术学院和VTT共同运营。

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