[发明专利]一种精确诊断串联SQUID故障的方法

说明书

技术领域

本发明属于天文探测技术领域，适用于串联SQUID放大器以及两级SQUID放大器的制备、样品性能及可靠性分析，特别涉及一种精确诊断串联SQUID故障的方法。

背景技术

近年来，SQUID作为目前最灵敏的磁场探测器件之一，可以被用于生物磁场的探测，可以被用于机轮的无损检测，材料磁性研究，核磁共振测量以及用于读出天文探测的低温粒子探测器等。而单个电流偏置的SQUID放大器输出信号电压相对较小，可以通过多个相同SQUID串联的办法来增大输出电压幅度，并使其输出电压可以直接连接到室温放大器。对于多个相同SQUID串联，传统的通过串联电阻值大小判断串联个数难以确定坏的SQUID的具体位置，并且当并联电阻数目过多时，由于工艺偏差可能导致有坏的SQUID未被分析出来。通过对比串联SQUID调制曲线深度与单个SQUID调制深度，由于偏置电流的不同对应调制深度的不同，导致难以分辨是否有坏的SQUID以及串联SQUID的个数，并且同样无法确定坏的SQUID的具体位置。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种精确诊断串联SQUID故障的方法，可以精确判断串联SQUID中每个SQUID的好坏。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种精确诊断串联SQUID故障的方法，使各串联SQUID的输入线圈分别具有不同电感，对串联SQUID调制曲线进行傅里叶变换得到调制曲线的频谱图，通过分析对应不同频率的幅度，幅频特性曲线中缺失的峰值，其对应的SQUID即为故障点。

由于调制曲线为周期性函数，其中幅频曲线为调制曲线的傅里叶变换，因此频谱图中，幅度与该电流偏置点的调制深度成正比关系；根据单个SQUID的不同偏置点对应的幅度不同，选择对应幅度最大的偏置点，该点即为该SQUID的最佳偏置点。

具体地，可以通过调整线圈圈数的不同，使得各SQUID的输入线圈分别具有不同电感。

与现有技术相比，本发明可以精确分辨出串联SQUID中单个SQUID的好坏并能确定坏的SQUID的位置，同时根据幅度可以判断每个SQUID处于该电流偏置点的调制深度以及分析每个SQUID的最佳偏置点。

附图说明

图1是本发明不同电感的输入线圈对应的串联SQUID版图设计示意图。

图2是图1串联SQUID中第一个SQUID细节图。

图3是图1串联SQUID中第二个SQUID细节图。

图4是图1串联SQUID中第三个SQUID细节图。

图5是图1串联SQUID中第四个SQUID细节图。

图2-图5中，用7表示约瑟夫森结，用8表示输入线圈，用9表示导线，用10表示反馈线圈。

图6是本发明串联SQUID的制备工艺示意图。

图6中，用1表示SiO₂，用2表示Si，用3表示Photoresist，用4表示Nb，用5表示Al/AlO_x，用6表示Au。

图7是图1单SQUID放大器电路结构图。

图8是本发明仿真参数1的调制曲线图。

图9是本发明仿真参数1的幅频特性曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。

如图1所示，本发明基于微电子平面工艺制备输入线圈与SQUID之间互感不同的串联SQUID，通过在版图上对串联SQUID设计不同电感的输入线圈使得其与SQUID互感不同。当制备出串联SQUID并可以得到调制曲线后，对调制曲线进行傅里叶变换得到调制曲线的频谱图；通过分析对应不同频率的幅度可以精确分辨出串联SQUID中单个SQUID的好坏并能确定坏的SQUID的位置，并根据幅度可以判断每个SQUID处于该电流偏置点的调制深度以及分析每个SQUID的最佳偏置点。

图1中，共表示出了四个串联的SQUID，其中，第一个SQUID如图2所示，其输入线圈为一圈，第二个SQUID如图3所示，其输入线圈为两圈，第三个SQUID如图4所示，其输入线圈为三圈，第四个SQUID如图5所示，其输入线圈为四圈。

可见，各个SQUID中，均具有约瑟夫森结7、输入线圈8、导线9和反馈线圈10。其中，各个SQUID的约瑟夫森结7、导线9和反馈线圈10的结构一致，仅输入线圈8的圈数各不相同。