[发明专利]一种基于超导连接的轴向梯度计的制造装置及方法

说明书

本发明提供一种基于超导连接的轴向梯度计的制造装置及方法，所述轴向梯度计包括SQUID芯片和梯度线圈，所述制造装置包括铌线退火设备和铌线键合设备；所述铌线退火设备用于对铌线进行退火操作；所述铌线键合设备用于将退火后的铌线分别超声键合在所述SQUID芯片和所示梯度线圈上，以实现所述SQUID芯片和所述梯度线圈之间的超导连接。本发明的基于超导连接的轴向梯度计的制造装置及方法通过超导连接的方式制造一体式轴向梯度计模块，极大地提升了轴向梯度计的性能。

技术领域

本发明涉及轴向梯度计的技术领域，特别是涉及一种基于超导连接的轴向梯度计的制造装置及方法。

背景技术

心磁图仪由于其灵敏度高、非接触、完全无创的特点，有望成为新一代的医疗研究及临床诊断设备。心磁图仪的性能取决于探测到的心磁信号的质量。心磁信号的典型值为几十到一百pT(10^-12T)，而环境场噪声十分强烈，如地球磁场的典型强度为30～50μT，城市环境场噪声可达数百nT。为了从如此强大的背景磁场中提取极为微弱的心磁信号，不仅需要高灵敏度的磁传感器，如超导量子干涉器件(Superconducting Quantum InterferenceDevice，SQUID)，还需采取一定的噪声抑制技术。

现有技术中，常用的噪声抑制技术包括磁屏蔽室技术、梯度计技术和信号处理技术。其中，屏蔽室技术是采用高电导率的金属屏蔽环境场中的高频成分，以及利用高磁导率的金属屏蔽环境磁场中的低频成分，其造价昂贵，且经常出现剩磁。信号处理技术由于自身算法的缺陷，只能用来进行部分数据的后处理。因此，心磁图仪中通常使用轴向梯度计来进行噪声抑制。一般轴向梯度计由SQUID芯片和梯度线圈构成，梯度线圈可根据不同的环境设计为不同的阶数。其中，最简单的一阶梯度线圈是由两个面积相等、方向相反、间隔一定距离的线圈构成的。轴向梯度计既可以在无屏蔽环境中进行心磁信号的探测，也可以在简易屏蔽室环境中来抑制剩磁，从而得到更高质量的心磁信号。因此，轴向梯度计作为心磁图仪的核心模块，其性能直接决定心磁信号的质量。

目前，中国科学院上海微系统与信息技术研究所已成功开发出4通道及9通道心磁图仪，其中的核心探测模块均采用轴向梯度计。但是，目前使用的轴向梯度计依赖国外进口，还没有实现完全自主化，严重制约着心磁系统进一步发展。而且，这种轴向梯度计是通过螺母压合的方式来实现SQUID芯片和梯度线圈的连接，某些情况下会出现弱连接，并且由于操作不当也会引起SQUID芯片的损坏。另外，在使用过程中，由于SQUID芯片和梯度线圈不是一体化的，也会造成装配的困难。

因此，如何实现SQUID芯片和梯度线圈的稳定连接成为当前研究的热点课题。

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基于超导连接的轴向梯度计的制造装置及方法，通过超导连接的方式制造一体式轴向梯度计模块，极大地提升了轴向梯度计的性能。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于超导连接的轴向梯度计的制造装置，所述轴向梯度计包括SQUID芯片和梯度线圈，所述制造装置包括铌线退火设备和铌线键合设备；所述铌线退火设备用于对铌线进行退火操作；所述铌线键合设备用于将退火后的铌线分别超声键合在所述SQUID芯片和所示梯度线圈上，以实现所述SQUID芯片和所述梯度线圈之间的超导连接。

于本发明一实施例中，所述铌线退火设备包括真空腔、机械支架、机械泵、分子泵、电阻规、电离规、电阻规示数表、电离规示数表、转速表和稳压直流电源；

所述真空腔的顶部设置有正负电极，腔壁上设置有进气口；所述正负电极的一端与所述稳压直流电源的输出端相连，另一端与待退火的铌线相连；

所述机械支架用于固定放置所述真空腔；

所述机械泵用于对所述真空腔抽真空；

所述分子泵用于对所述真空腔抽真空；