[发明专利]超导量子干涉器件的特性扫描装置及方法

说明书

本发明提供一种超导量子干涉器件的特性扫描装置及方法。本发明中包括：基于互感原理输出变化电压信号并向超导量子干涉器件提供高频交流扫描磁场环境的扫描磁通加载单元；与所述超导量子干涉器件的供电端相连、且提供变化的偏置电流的偏置电压发生单元；与所述超导量子干涉器件的输出端相连的放大滤波单元；与所述偏置电压发生单元和所述放大滤波单元相连的特性曲线生成单元，用于将所述偏置电压发生单元所提供的变化的偏置电流与所述放大滤波单元所输出的感应信号幅度描绘成磁通电压转换强度与偏置电流关系的特性曲线。本发明能够直接利用该特性曲线来确定所述超导量子干涉器件的磁通转换的情况，并判断超导量子干涉器件的性能好坏，依此筛选出合格的所述超导量子干涉器件。

技术领域

本发明涉及一种器件的特性扫描技术，特别是涉及一种超导量子干涉器件的特性扫描装置及方法。

背景技术

超导量子干涉器件（Superconducting Quantum Interference Device,以下简称SQUID）是基于磁通量子化和超导约瑟夫逊效应的极其灵敏磁传感器。SQUID是目前已知的最灵敏的磁传感器，已经在生物磁学，无损检测，地球物理探测等多种弱磁探测领域得到广泛应用。

超导量子干涉器件，因使用高温超导材料和低温超导材料的不同，分为高温SQUID和低温SQUID两种。本说明书所述的SQUID包括了以上两种SQUID器件。

超导量子干涉器件是非线性的磁通电压转换器件。SQUID器件流过一定电流，且电流超过器件约瑟夫森结的临界电流后，SQUID器件两端就会产生电压，且电压受到磁通调制。这种输出电压受感应磁通影响的特性，使SQUID成为了磁敏感器件，被用作磁传感器。

由于超导量子干涉器件采用超导材料的薄膜制备而成，工艺难度大，器件一致性较差，因此一批器件中，并不是每个器件都可以使用，需要通过测试，选则其中电压响应幅度较大的器件，用于制作磁传感器。

目前超导量子干涉器件通过在不同磁场下的多条I-V特性曲线，来反映SQUID的信息，再根据所反映的信息来确定SQUID性能的好坏，也就是说，上述方式无法直观地从曲线中判断器件的好坏，实现器件筛选。因此，需要对现有的特性扫描技术进行改进。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种超导量子干涉器件的特性扫描装置及方法，用于解决现有技术中无法直观地从一条I-V特性曲线中判断器件的好坏的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种超导量子干涉器件的特性扫描装置，其至少包括：基于互感原理输出变化电压信号并向超导量子干涉器件提供高频交流扫描磁场环境的扫描磁通加载单元；与所述超导量子干涉器件的供电端相连、且提供变化的偏置电流的偏置电压发生单元，其中，所述变化电压信号的频率是所述偏置电流的频率的十倍以上；与所述超导量子干涉器件的输出端相连的放大滤波单元；与所述偏置电压发生单元和所述放大滤波单元相连的特性曲线生成单元，用于将所述偏置电压发生单元所提供的变化的偏置电流与所述放大滤波单元所输出的所述超导量子干涉器件在所述高频交流扫描磁场环境下所产生的感应信号描绘成反映磁通电压转换强度与偏置电流关系的特性曲线。

优选地，所述扫描磁通加载单元包括：电压发生器、与所述电压发生器相连的反馈电阻以及与所述反馈电阻相连且与所述超导量子干涉器件互感的线圈。

优选地，所述扫描磁通加载单元所提供的高频交流扫描磁场环境的磁通为磁通量子的整数倍。

优选地，所述放大滤波单元包括：与所述超导量子干涉器件的输出端相连的前置放大器；与所述前置放大器的输出端相连的滤波组件，用于将经过所述前置放大器放大的所述超导量子干涉器件所输出的感应信号进行滤波，并得到所述感应信号的电压变化。

优选地，所述滤波组件包括：与所述前置放大器的输出端相连的高通滤波器；与所述高通滤波器相连的幅值解调器；以及与所述幅值解调器相连的低通滤波器。