[发明专利]一种超导约瑟夫森平面磁梯度计

权利要求书

1.一种超导约瑟夫森平面磁梯度计，其特征在于：所述的超导约瑟夫森平面磁梯度计包括下层超导层(1)、非超导介质层(2)及上层超导层(3)；所述的下层超导层(1)为闭合双环结构，组成闭合双环的两个环路形状及尺寸相同，闭合双环之间存在公共环路区域；非超导介质层(2)位于下层超导层的公共环路区域上方，上层超导层(3)位于非超导介质层(2)上方；所述的非超导介质层(2)的尺寸不大于下层超导层(1)公共环路区域的尺寸，上层超导层(3)的尺寸不大于非超导介质层(2)的尺寸；非超导介质层(2)位于下层超导层(1)公共环路区域的中心位置，上层超导层(3)位于非介质超导层(2)覆盖区域的中心位置；所述的下层超导层(1)、非超导介质层(2)及上层超导层(3)共同覆盖的区域构成一个约瑟夫森结(4)；下层超导层(1)用于感应外部磁场，并在闭合双环的两个环路中分别产生围绕各自环路的屏蔽电流，所述两个环路中的屏蔽电流在公共环路区域相互抵消；当穿过环路的磁场沿闭合双环中两个环路的中心连线的方向存在梯度时，在公共环路区域有净余屏蔽电流流过，屏蔽电流产生的感应磁场被公共环路区域上方的约瑟夫森结感应，依据约瑟夫森结在磁场中的自测效应，约瑟夫森结上下两层超导层之间的电流-电压曲线出现电流台阶，即Eck台阶，Eck台阶位置的电压与磁场呈线性关系，通过外部测试电路测量Eck台阶所在位置的电压值，根据测得的电压值计算得出闭合双环中两个环路的中心之间的磁场差值，再由闭合双环中两个环路的中心之间的距离，计算得出平面磁场梯度。

2.根据权利要求1所述的超导约瑟夫森平面磁梯度计，其特征在于：所述的约瑟夫森结沿下层超导层(1)公共环路区域的环路切线方向的长度(4)大于约瑟夫森结的穿透深度λ_J，且二者的比值大于2π。

3.根据权利要求1所述的超导约瑟夫森平面磁梯度计，其特征在于：在所述的下层超导层(1)公共环路区域中加入电流压缩结构来放大磁场，提升该梯度计的灵敏度；所述的下层超导层(1)和上层超导层(3)选用铌或铅或锡制作，所述非超导介质层(2)选用三氧化二铝制作。