[实用新型]超导量子干涉传感器及所适用的磁探测器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种超导量子干涉传感器及所适用的磁探测器。

背景技术

超导量子干涉磁探测器是目前已知最灵敏的磁传感器，在微弱磁信号探测，如心磁、脑磁、核磁共振、地球物理探测中具有重要的应用。

超导量子干涉传感器包含具有低阻抗器件的传感器，所述传感器所输出的信号非常微弱，只有几十个uV（微伏），且工作在超导的低温环境下，因此，配备给所述传感器的偏置电压很低。同时，为了能够对所述传感器所探测的电信号进行后续处理，所述超导量子干涉传感器还包括放大器，其中，所述放大器也需要偏置电路，但由于现有的放大器的偏置电压远高于所述传感器的偏置电压，使得所述超导量子干涉传感器中只能提供两套偏置电路，所述超导量子干涉传感器的集成度低、电路复杂。

此外，为了发挥超导量子干涉器件的高灵敏度性能，需要与之相连的放大电路具有极低的噪声性能。目前，为所述超导量子干涉器件提供放大功能的放大电路的噪声水平为1nV/√Hz，远大于超导量子干涉器件本身的噪声水平。因此，将所述超导量子干涉器件和放大器制作成器件时，噪声性能主要受制于所述放大器的噪声性能。

如何能充分发挥超导量子干涉器件的极高灵敏度特性，并将该超导量子干涉传感器应用到更微弱磁信号的极限探测系统中，是本领域技术人员所要解决的问题。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种超导量子干涉传感器及所适用的磁探测器，用于解决现有技术中超导量子干涉器件的集成度低，及放大器的噪声水平抑制了超导量子干涉磁探测器的灵敏度等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种超导量子干涉传感器，其至少包括：超导量子干涉器件，用于利用超导量子干涉技术将所探测到的磁信号转换成电信号；与所述超导量子干涉器件和外部的偏置电路相连接的放大器，用于向所述超导量子干涉器件提供偏置电压，并基于所述偏置电路所提供的偏置电压将所述超导量子干涉器件输出的电信号予以放大并输出。

优选地，所述超导量子干涉器件包括：超导环，和/或与所述超导环相连的反馈电路。

优选地，所述放大器为双极型晶体三极管。

优选地，所述双极型晶体三极管的发射极与所述偏置电路连接，所述双极型晶体三极管的基极与所述超导量子干涉器件连接，所述双极型晶体三极管的集电极与所述放大器的输出端连接。

本实用新型还提供一种超导量子干涉的磁探测器，其至少包括：如上任一所述的超导量子干涉传感器；用于为所述超导量子干涉传感器中的超导量子干涉器件提供超导环境的容器；及与所述超导量子干涉传感器中的放大器连接的偏置电路，用于向所述放大器提供偏置电压。

优选地，所述容器浸泡所述超导量子干涉器件及所述放大器。

优选地，所述容器中盛放液氮或液氦。

优选地，所述偏置电路包括：一端连接供电电源的可调分压电阻，与所述可调分压电阻另一端连接的至少一个稳压电容，所述稳压电容的另一端接地。

优选地，所述放大器的输出端通过电阻与反向电源相连。

如上所述，本实用新型的超导量子干涉传感器及所适用的磁探测器，具有以下有益效果：由放大器向超导量子干涉器件提供偏置电压能够有效解决现有的放大器和超导量子干涉器件分用偏置电路而使所述干涉器件的集成度低、电路结构复杂等问题；还有，利用双极型晶体三极管中基极-集电极的放大功能，以及发射机-基极之间稳定的电压差，将基极与超导量子干涉器件相连不但能够为超导量子干涉器件提供稳定的偏置电压，还能在所述超导量子干涉器件输出电信号时，通过集电极予以放大并输出；另外，将所述超导量子干涉传感器全部浸放在盛放液氮或液氦的容器中，能够使半导体器件始终处于低温状态，有效降低常温-低温环境下器件的热耦合效应所产生的干扰；此外，将所述放大器和超导量子干涉器件集成在一起并浸放在所述容器中，还有效减少超导量子干涉器件和放大器之间的线路长度，在电信号的传输过程中进一步减少传输时的电磁干扰。

附图说明

图1显示为本实用新型的超导量子干涉传感器的结构示意图。

图2显示为本实用新型的超导量子干涉传感器的一种优选方式的结构示意图。

图3显示为本实用新型的超导量子干涉传感器中超导量子干涉器件的一种优选方式的结构示意图。

图4显示为本实用新型的超导量子干涉的磁探测器的结构示意图。

图5显示为本实用新型的超导量子干涉的磁探测器的一种优选方式的结构示意图。

元件标号说明