[實用新型]高臨界溫度超導厚膜磁通變換器

無效

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• 申請日: 1990-05-28
• 公開（公告）號: CN2068690U
• 公開（公告）日: 1991-01-02
• 發(fā)明（設計）人: 李漢青;林安中
• 申請（專利權）人: 北京有色金屬研究總院
• 主分類號: G01R33/035
• 分類號: G01R33/035
• 代理公司: 北京市第三專利代理事務所
• 代理人: 陸菊華

本實用新型涉及與超導量子干涉器（SQUID）配合使用的測量磁場的磁通變換器。

超導量子干涉器，常用于測量弱磁場，這種超導量子干涉器特別適用于醫(yī)學工程領域，如磁醫(yī)腦電描記法，磁心臟病學以及計量技術、地質、生物等技術領域。因為心臟或腦所產生的磁波非常弱，它們分別為50PT和0.1PT量級，因此使用超導量子干涉器測量弱磁場具有獨特之處，但是在大多數情況下，為了進一步提高超導量子干涉器磁場測量靈敏度，還需配用磁通變換器。

以往的超導量子干涉器及與其配用的磁通變換器工作在液氦溫區(qū)下工作，而且所用的磁通變換器一般采用很細的金屬鈮線制成，用金屬鈮線繞成截面很小的線圈，但是，如果超導量子干涉器在液氮溫區(qū)工作，則與之配用的磁通變換器必需用高Tc超導材料制成，而現有的高Tc材料、如Y系、Bi系超導材料，它們都是脆性的氧化物材料，并且不易加工成很細的線材，即使做出細的線材，在把它們繞制成線圈時，由于彎曲也會破壞其超導性。為了保證器件的超導性，所繞成的線圈還必需進行退火處理，在退火過程中，由于所繞成的線圈與管架的膨脹系數不完全相同，超導線可能會斷開。此外，如何形成探測線圈與輸入線圈之間的閉合超導回路也是一個比較復雜的，有待解決的問題。基于上述所提到的這些問題，限制了高Tc磁通變換器的發(fā)展，進而也影響到高Tc超導量子干涉器的應用發(fā)展。

本實用新型的目的就在于克服上述所提到的問題，設計一種新結構的高Tc磁通變換器，開拓以高Tc超導量子干涉器在液氮溫區(qū)的實際應用。所設計的磁通變換器其特點是：

1.超導線材制備工藝簡單、穩(wěn)定。

2.超導線無需繞制就可制成線圈，從而保證其超導性能不受影響。

3.超導線與襯底管架連接牢固，不受燒結及室溫－液氮溫度熱沖擊的影響。

4.超導線可以加工成很細，可以容易地實現閉合回路。

5.可以根據要求制成很小孔徑的線圈。

本實用新型設計的磁通變換器是由探測線圈和輸入線圈組成的超導閉合回路，其中，探測線圈和輸入線圈都由襯底及與之牢固結合的超導厚膜螺旋線圈組成，各線圈之間由回線使之形成閉合回路。襯底是用各種絕緣陶瓷制成的不同截面形狀的棒材和管材。超導厚膜螺旋線圈用各種高Tc的氧化物系超導材料，采用絲網印刷技術制成。超導厚膜螺旋線圈可以設置在襯底本身的內外表面的螺紋凹槽中，也可以設置在襯底的內外表面。超導厚膜回線可以與超導厚膜螺旋線圈在襯底的同側，也可以分別在襯底的兩側。探測線圈的參數將根據實際需要而定，輸入線圈的孔徑和體積接近超導量子干涉器的環(huán)孔的孔徑和體積，這是本技術領域的技術人員所熟知的。

圖1表示磁通變換器的示意圖。

圖2??A－C分別表示襯底管內、外側的回線與線圈之間的三種超導閉合回路連接方法示意圖。

圖3A－B分別表示在襯底管一側的線圈與回線之間交疊的另兩種構成超導閉合回路的連接方法示意圖。

圖4表示本實用新型設計的一種磁通變換器的示意圖。

圖5表示本實用新型設計的另一種磁通變換器的示意圖。

圖6表示本實用新型設計的一種外壁具有凹槽的襯底結構示意圖。

圖7為內壁帶凹槽的襯底結構圖。

下面將結合附圖對本實用新型設計的磁通變換器的實施方式及效果作進一步的說明。

參見圖1，所示的磁通變換器是由一個探測線圈L和一個輸入線圈L₂構成的閉合回路。其中探測線圈L₁的直徑較大，一般在φ10－200mm范圍內。

磁通變換器的磁通轉換系數在探測線圈的自感大約等于輸入線圈的自感時，達到最大值。

在超導量子干涉器加上磁通變換器之后，對于給定的超導量子干涉器，當探測線圈的幾何形狀一定時，磁通變換器的性能主要取決于輸入線圈與超導量子干涉器的耦合程度。通常輸入線圈與超導量子干涉器的孔徑與體積越為接近，則他們的耦合性能越好，信噪比越高。

當輸入線圈的形狀一定時，耦合系數與輸入線圈的匝數與自感值無關，所以磁通變換器中電感的選擇具有一定的自由度。但是在實際應用中，要求連線的雜散電感與探測線圈和輸入線圈的自感相比可以忽略不計，自感值通常約為幾個微享。