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剖析小磁場的新型金屬管轉子流量計工作原理

發(fā)布日期：2019-08-24 來源：作者：瀏覽次數(shù)：

【導讀】：新的測量金屬管轉子流量計與傳統(tǒng)的SQUID（超導量子干涉裝置）磁力計密切相關，例如，用于腦成像。金屬管轉子流量計的核心是超導回路，其中一部分已被普通金屬導體取代。由于所謂的接近現(xiàn)象，正常金屬在與超導體接觸時變?yōu)槿醭瑢А?.....

在阿爾托大學科技學院低溫實驗室和Scuola Normal Superiore進行的研究結果在網(wǎng)絡版上發(fā)表。

研究人員開發(fā)的這種新穎且非常靈敏的磁場金屬管轉子流量計的優(yōu)點是功耗小，測量簡單，適用于不同的測量范圍。

新的測量金屬管轉子流量計與傳統(tǒng)的SQUID（超導量子干涉裝置）磁力計密切相關，例如，用于腦成像。金屬管轉子流量計的核心是超導回路，其中一部分已被普通金屬導體取代。由于所謂的接近現(xiàn)象，正常金屬在與超導體接觸時變?yōu)槿醭瑢А?/div>

非常初的想法是研究超導接近現(xiàn)象對電子之間的熱流和正常金屬的晶格振動的影響。然而，Jukka Pekola教授解釋說，人們發(fā)現(xiàn)該結構還可以用作靈敏且可調諧的磁場金屬管轉子流量計。

被稱為SQUIPT（超導量子干涉接近晶體管）的結構結合了隧道結的眾所周知的電傳輸特性和由超導鄰近效應實現(xiàn)的可調節(jié)性。對于鐵芯環(huán)，可以使用不同長度的金屬線和材料，這擴展了器件的操作范圍。

因為使用非常弱的直流電進行測量，所以檢測裝置的功耗很小。新的金屬管轉子流量計結構非常適合低溫，噪聲水平較低，設備的性能和靈敏度都很好。

理論分析和用該裝置進行的非常好次實驗似乎很有希望。

金屬管轉子流量計的獨特標志是它的簡潔性。將直流輸入饋送到器件，將環(huán)路置于外部磁場中，然后監(jiān)測電壓。電壓周期性地交替作為外部磁場的函數(shù)。Pekola澄清說，通過直接電壓測量，我們甚至可以測量非常小的磁場。

迄今為止的實驗主要是在絕對零點以上十分之一左右進行，但如果選擇超導材料，該裝置也可以在更高的液氦溫度下工作（約4開爾文或-269°C）。適合。這對于實際應用很重要。

該小組面臨的下一個任務是參數(shù)優(yōu)化，這將闡明設備可以實現(xiàn)的測量靈敏度，并有助于確定它可以測量的字段有多小。

在這個階段，Pekola對金屬管轉子流量計未來實際應用的估計是謹慎的。

從原型到實際產品的道路很長，可能需要幾年時間。盡管如此，我們已經(jīng)與VTT就金屬管轉子流量計的未來發(fā)展和生產進行了初步討論。Pekola表示，在非常好的情況下，這可以在一些特殊應用中取代傳統(tǒng)的SQUID磁力計。

金屬管轉子流量計結構由Micronova微納米技術中心制造，該中心由阿爾托大學科學與技術學院和VTT共同運營。

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