[發明專利]雙SQUID測量裝置

有效

• 申請號: 201480054524.7
• 申請日: 2014-10-01
• 公開（公告）號: CN105593695B
• 公開（公告）日: 2018-09-11
• 發明（設計）人: N·巴拉卡特;A·哈吉爾;I·湯姆斯基;H·王
• 申請（專利權）人: 蓋迪科斯系統公司
• 主分類號: G01R33/035
• 分類號: G01R33/035
• 代理公司: 北京市鑄成律師事務所 11313
• 代理人: 郝文博;沈超

描述了一種可以包括串聯地連接的第一和第二輸入電感器的電子測量裝置。分路電感器與第二輸入電感器并聯地連接。可選地，還可以使用與第一輸入電感器并聯的附加分路電感器。第一和第二輸入電感器感應耦合至第一和第二SQUID，第一和第二SQUID轉而感應耦合至第一和第二反饋電感器。第一和第二SQUID控制器分別連接至第一和第二SQUID以及第一和第二反饋電感器。第一和第二SQUID控制器還連接到處理器。處理器能操作用以處理第一和第二SQUID控制器的輸出以檢測第一SQUID控制器的輸出中的解鎖事件。

技術領域

所公開的實施例涉及使用超導量子干涉裝置(SQUID)的測量的領域，并且更特別地涉及使用兩個串聯的SQUID從SQUID控制器輸出數據檢測并去除解鎖事件的領域。

背景技術

超導量子干涉裝置(SQUID)是用于測量極小磁場的極其靈敏的磁強計。SQUID利用超導環中并聯連接的兩個約瑟夫遜結(Josephson junction)來起作用。如本文所使用的，SQUID是指DC-SQUID，而不是指使用單個約瑟夫遜結的RF-SQUID。

初始的偏置電流I_B被引入且被均等地拆分在包圍一定磁通φ的環的兩個分支之間。圖1示出了當不存在外部磁場時，I₁＝I₂＝0.5*I_B，處于其不受擾狀態的SQUID 10。使用SQUID來測量其量的外部施加的磁通能夠改變包圍的磁通的值并且因此在環中感應出電流。感應電流圍繞環流動并且增加到一個分支中的偏置電流中，但是從另一分支中的偏置電流中減去。當感應電流超過臨界值時，在SQUID兩端出現電壓V。

在圖2中示出了SQUID兩端的電壓響應于包圍的磁通的變化的圖表。測量的電壓將隨磁通以與磁通量φ₀成正比的周期以正弦形式變化。以下事實值得注意：在SQUID兩端測得的任何特定的電壓可對應于磁通的理論上無限數量的可能值中的任一個。

圖3示出了被配置為測量儀器的SQUID 10。在該配置中，通過流經SQUID 10附近的電感器L₁的輸入電流I_in來施加外磁場。SQUID控制器20供給偏置電流I_B，并且測量SQUID 10兩端的電壓。隨著輸入電流的變化，通過SQUID 10的磁通變化，并且由SQUID控制器20測得的電壓以圖2中所示的方式變化。對于SQUID 10兩端的電壓的任一測量值，存在磁通的可能無限數量的可能值。

為了實現對通過環的磁通的近似線性的測量，使用再平衡控制系統，其中反饋控制器測量SQUID兩端的電壓并且調節流經反饋電感器L_1F的反饋電流，以便抵消由輸入電感器L₁施加到SQUID 10上的磁通的變化且保持測量電壓恒定。要維持的電壓值被選為正弦的平均值，使得小的變化關于磁通近似為線性的。

然而，SQUID控制器20在檢測電壓變化以及調節反饋電流以便補償的能力方面受限制。導致SQUID 10兩端的測量電壓的高轉換速率的輸入電流的高頻或高幅度變化會擊潰SQUID控制器20足夠快速地調節補償反饋電流的能力。這導致SQUID控制器20“解鎖”且對于相同的測量電壓穩定成與解鎖事件發生之前不同的磁通的值。

發明概述