Inhaltsverzeichnis:
- Definition - Was bedeutet supraleitendes Quanteninterferenzgerät (SQUID)?
- Techopedia erklärt supraleitendes Quanteninterferenzgerät (SQUID)
Definition - Was bedeutet supraleitendes Quanteninterferenzgerät (SQUID)?
Ein supraleitendes Quanteninterferenzgerät (SQUID) ist ein sehr empfindliches Gerät zur Messung schwacher Magnetfelder. Es ist in der Lage, Magnetfelder von nur 5 aT (5 × 10 -18 T) zu messen. Aufgrund ihrer Empfindlichkeit werden SQUIDs häufig in der Forschung, in biologischen Studien und anderen hochempfindlichen elektronischen und magnetischen Messungen eingesetzt, bei denen schwache Signale mit herkömmlichen Messgeräten nicht erfasst werden können.
Techopedia erklärt supraleitendes Quanteninterferenzgerät (SQUID)
Ein SQUID besteht aus einer supraleitenden Schleife, die einen oder mehrere Josephson-Übergänge enthält.
Es gibt zwei Arten von SQUIDs, den Hochfrequenz-SQUID (RF-SQUID), der nur aus einem Josephson-Übergang besteht, und den Gleichstrom-SQUID (DC-SQUID) mit zwei oder mehr Übergängen. Der HF ist im Aufbau billiger, aber weniger empfindlich als der DC.
Ein typischer Gleichstrom-SQUID weist zwei parallele Übergänge auf, die in eine supraleitende Schleife eingefügt sind. Ohne Magnetfeld teilt sich der Eingangsstrom gleichmäßig auf die Zweige auf. Dadurch bleibt ein extern angeschlossener Tankkreis in Resonanz. Jedes externe Magnetfeld verursacht eine Änderung der Resonanzfrequenz im Tankkreis und ein Stromungleichgewicht, das zu einer Spannung am Josephson-Übergang führt. Die Spannung ist eine Funktion des Magnetflusses und kann daher gemessen und zur Berechnung des Magnetflusses verwendet werden.
Die für Niedertemperatur-SQUIDs verwendeten supraleitenden Materialien sind reine Niob- oder Bleilegierungen. Die Vorrichtung wird mit flüssigem Helium gekühlt, um die Supraleitung aufrechtzuerhalten. Hochtemperatur-SQUIDs werden aus Hochtemperatursupraleitern wie Yttriumbariumkupferoxid (YBCO) hergestellt und mit dem billigeren und leicht verfügbaren flüssigen Stickstoff gekühlt. Sie sind jedoch nicht so empfindlich wie die Niedertemperaturmodelle, eignen sich jedoch für bestimmte Anwendungen.
Ein SQUID ist sehr empfindlich bei der Detektion von magnetischen Energiefeldern, die nur 100 Milliarden Mal kleiner sind als die Energie, die eine Kompassnadel bewegt. Diese extreme Empfindlichkeit macht sie ideal für hochempfindliche Anwendungen in Forschung, biologischen Studien und medizinischen Tests, bei denen die vorhandenen Magnetfelder nicht mit herkömmlichen Instrumenten gemessen werden können.
Beispielsweise werden SQUIDS zur Messung von schwachen Signalen im menschlichen Gehirn oder Herzen verwendet, indem die durch die neurologischen Ströme erzeugten Magnetfelder erfasst werden. Andere Anwendungen umfassen den Aufbau hochempfindlicher Gradiometer, Magnetometer und Voltmeter.
