[實用新型]超導量子干涉器件的特性掃描裝置

有效

• 申請號: 201320625213.4
• 申請日: 2013-10-10
• 公開（公告）號: CN203480013U
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 王永良;徐小峰;孔祥燕;謝曉明
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: G01R35/00
• 分類號: G01R35/00;G01R33/035
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 高磊

技術領域

本實用新型涉及一種器件的特性掃描技術，特別是涉及一種超導量子干涉器件的特性掃描裝置。

背景技術

超導量子干涉器件（Superconducting?Quantum?Interference?Device,以下簡稱SQUID）是基于磁通量子化和超導約瑟夫遜效應的極其靈敏磁傳感器。SQUID是目前已知的最靈敏的磁傳感器，已經在生物磁學，無損檢測，地球物理探測等多種弱磁探測領域得到廣泛應用。

超導量子干涉器件，因使用高溫超導材料和低溫超導材料的不同，分為高溫SQUID和低溫SQUID兩種。本說明書所述的SQUID包括了以上兩種SQUID器件。

超導量子干涉器件是非線性的磁通電壓轉換器件。SQUID器件流過一定電流，且電流超過器件約瑟夫森結的臨界電流后，SQUID器件兩端就會產生電壓，且電壓受到磁通調制。這種輸出電壓受感應磁通影響的特性，使SQUID成為了磁敏感器件，被用作磁傳感器。

由于超導量子干涉器件采用超導材料的薄膜制備而成，工藝難度大，器件一致性較差，因此一批器件中，并不是每個器件都可以使用，需要通過測試，選則其中電壓響應幅度較大的器件，用于制作磁傳感器。

目前超導量子干涉器件通過在不同磁場下的多條I-V特性曲線，來反映SQUID的信息，再根據所反映的信息來確定SQUID性能的好壞，也就是說，上述方式無法直觀地從曲線中判斷器件的好壞，實現器件篩選。因此，需要對現有的特性掃描技術進行改進。

實用新型內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本實用新型的目的在于提供一種超導量子干涉器件的特性掃描裝置，用于解決現有技術中無法直觀地從一條I-V特性曲線中判斷器件的好壞的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本實用新型提供一種超導量子干涉器件的特性掃描裝置，其至少包括：基于互感原理輸出變化電壓信號并向超導量子干涉器件提供高頻交流掃描磁場環境的掃描磁通加載單元；與所述超導量子干涉器件的供電端相連、且提供變化的偏置電流的偏置電壓發生單元，其中，所述變化電壓信號的頻率是所述偏置電流的頻率的十倍以上；與所述超導量子干涉器件的輸出端相連的放大濾波單元；與所述偏置電壓發生單元和所述放大濾波單元相連的特性曲線生成單元，用于將所述偏置電壓發生單元所提供的變化的偏置電流與所述放大濾波單元所輸出的所述超導量子干涉器件在所述高頻交流掃描磁場環境下所產生的感應信號描繪成反映磁通電壓轉換強度與偏置電流關系的特性曲線。

優選地，所述掃描磁通加載單元包括：電壓發生器、與所述電壓發生器相連的反饋電阻以及與所述反饋電阻相連且與所述超導量子干涉器件互感的線圈。

優選地，所述掃描磁通加載單元所提供的高頻交流掃描磁場環境的磁通為磁通量子的整數倍。

優選地，所述放大濾波單元包括：與所述超導量子干涉器件的輸出端相連的前置放大器；與所述前置放大器的輸出端相連的濾波組件，用于將經過所述前置放大器放大的所述超導量子干涉器件所輸出的感應信號進行濾波，并得到所述感應信號的電壓變化。

優選地，所述濾波組件包括：與所述前置放大器的輸出端相連的高通濾波器；與所述高通濾波器相連的幅值解調器；以及與所述幅值解調器相連的低通濾波器。

基于上述目的，本實用新型還提供一種超導量子干涉器件的特性掃描裝置，其至少包括：基于互感原理輸出變化電壓信號并向超導量子干涉器件提供高頻交流掃描磁場環境的掃描磁通加載單元；與所述超導量子干涉器件的供電端相連、且提供變化的偏置電流的偏置電壓發生單元，其中，所述變化電壓信號的頻率是所述偏置電流的頻率的十倍以上；與所述超導量子干涉器件的輸出端相連的放大濾波單元；與所述放大濾波單元和偏置電壓發生單元相連的采樣控制單元，用于基于所述偏置電壓發生單元所輸出的當前的偏置電流，對所述放大濾波單元所輸出的所述超導量子干涉器件在所述高頻交流掃描磁場環境下所產生的感應信號進行采樣，并在完成采樣完成后向所述偏置電壓發生單元輸出控制指令，以控制所述偏置電壓發生單元所輸出的偏置電流的變化；與所述采樣處理單元相連的特性曲線生成單元，用于將每個所述偏置電流和相應的感應信號描繪成反映磁通電壓轉換強度與偏置電流關系的特性曲線。

優選地，所述掃描磁通加載單元包括：電壓發生器、與所述電壓發生器相連的反饋電阻以及與所述反饋電阻相連且與所述超導量子干涉器件互感的線圈。

優選地，所述掃描磁通加載單元所提供的高頻交流掃描磁場環境的磁通為磁通量子的整數倍。