[發(fā)明專利]基于SQUID二階梯度計的工頻噪聲抑制裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710042380.9
• 申請日: 2017-01-20
• 公開（公告）號: CN106707199A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 董慧;邱陽;黃小磊;陶泉;李波
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所
• 主分類號: G01R33/00
• 分類號: G01R33/00;G01R33/035;G01R33/32
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所31219
• 代理人: 高園園

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超導(dǎo)電子學(xué)的技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于SQUID二階梯度計的工頻噪聲抑制裝置。

背景技術(shù)

超導(dǎo)量子干涉器件(Superconducting Quantum Interference Device，SQUID)是一種能測量微弱磁信號的極其靈敏的儀器，就其功能而言是一種磁通傳感器，不僅可以用來測量磁通量的變化，還可以測量能轉(zhuǎn)換為磁通的其他物理量，如電壓、電流、電阻、電感、磁感應(yīng)強度、磁場梯度、磁化率等。SQUID的基本原理是建立在磁通量子化和約瑟夫森效應(yīng)的基礎(chǔ)上的。根據(jù)偏置電流的不同，分為直流和射頻兩類。SQUID作為探測器，可以測量出10^-11高斯的微弱磁場，僅相當(dāng)于地磁場的一百億分之一，比常規(guī)的磁傳感器靈敏度提高幾個數(shù)量級，是進行超導(dǎo)、納米、磁性和半導(dǎo)體等材料磁學(xué)性質(zhì)研究的基本儀器設(shè)備，特別是對薄膜和納米等微量樣品是必需的。利用SQUID探測器偵測直流磁化率信號，靈敏度可達10^-8emu；樣品溫度變化范圍為1.9K～400K；磁場強度變化范圍為0～70000高斯。

核磁共振技術(shù)被廣泛應(yīng)用于凝聚態(tài)物理、分析化學(xué)、生物學(xué)和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，基于SQUID的極低場核磁共振的主磁場強度在地球磁場量級，被證明在檢測異核標量耦合、縱向弛豫時間加權(quán)成像等方面具有明顯優(yōu)勢。

然而，如圖1所示，環(huán)境磁場中的工頻及其諧波干擾會嚴重影響極低場核磁共振系統(tǒng)中被測樣品的核磁共振信號，進而影響譜線或成像質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種基于SQUID二階梯度計的工頻噪聲抑制裝置，由第一SQUID二階梯度計構(gòu)建信號通道，由第二SQUID二階梯度計構(gòu)建參考通道，利用工頻諧波在參考通道和信號通道中的相關(guān)性補償?shù)谝籗QUID二階梯度計的輸出，從而抑制工頻噪聲干擾，提高核磁共振信號的信噪比。

為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種基于SQUID二階梯度計的工頻噪聲抑制裝置，應(yīng)用于極低場核磁共振系統(tǒng)中，包括杜瓦、第一SQUID二階梯度計、第二SQUID二階梯度計和讀出電路；所述第一SQUID二階梯度計和所述第二SQUID二階梯度計均設(shè)置在所述杜瓦內(nèi)；所述第二SQUID二階梯度計的直徑小于等于所述第一SQUID二階梯度計的直徑；所述杜瓦用于存儲低溫液體以提供所述第一SQUID二階梯度計和所述第二SQUID二階梯度計工作所需的低溫環(huán)境；所述第一SQUID二階梯度計用于探測極低場核磁共振系統(tǒng)中的核磁共振信號；所述第二SQUID二階梯度計用于探測環(huán)境磁場中的工頻噪聲；所述讀出電路分別與所述第一SQUID二階梯度計和所述第二SQUID二階梯度計相連，用于讀出所示第一SQUID二階梯度計和所述第二SQUID二階梯度計的輸出電壓，并處理得到工頻噪聲抑制后的核磁共振信號。

于本發(fā)明一實施例中，還包括屏蔽室，所述杜瓦和所述讀出電路均設(shè)置在所述屏蔽室內(nèi)，所述屏蔽室用于屏蔽環(huán)境磁場中的射頻干擾。

于本發(fā)明一實施例中，所述第一SQUID二階梯度計的直徑范圍為20mm-50mm；所述第二SQUID二階梯度計的直徑范圍為10mm-20mm。

于本發(fā)明一實施例中，所述第一SQUID二階梯度計包括二階梯度計天線、天線支架和SQUID芯片；所述二階梯度計天線繞制在所述天線支架上，并通過環(huán)氧組件與所述SQUID芯片固定。

于本發(fā)明一實施例中，所述第二SQUID二階梯度計包括二階梯度計天線、天線支架和SQUID芯片；所述二階梯度計天線繞制在所述天線支架上，并通過環(huán)氧組件與所述SQUID芯片固定。

于本發(fā)明一實施例中，所述杜瓦內(nèi)設(shè)置有環(huán)氧板，所述第一SQUID二階梯度計和所述第二SQUID二階梯度計均固定在所述環(huán)氧板上，所述環(huán)氧板固定于所述杜瓦的杜瓦塞上。

于本發(fā)明一實施例中，所述讀出電路通過帶有射頻屏蔽層的低溫線與所述第一SQUID二階梯度計和所述第二SQUID二階梯度計分別相連。

于本發(fā)明一實施例中，所述讀出電路通過雷莫連接器固定在所述杜瓦的杜瓦塞上。

于本發(fā)明一實施例中，所述讀出電路包括磁通鎖定電路和控制電路；所述磁通鎖定電路用于提供工作電流至所述第一SQUID二階梯度計和所述第二SQUID二階梯度計；所述控制電路用于控制所提供工作電流的大小。

于本發(fā)明一實施例中，所述讀出電路將所述第一SQUID二階梯度計探測到的核磁共振信號減去所述第二SQUID二階梯度計探測到的工頻噪聲，得到抑制工頻噪聲后的核磁共振信號。