[发明专利]双SQUID测量装置

说明书

描述了一种可以包括串联地连接的第一和第二输入电感器的电子测量装置。分路电感器与第二输入电感器并联地连接。可选地，还可以使用与第一输入电感器并联的附加分路电感器。第一和第二输入电感器感应耦合至第一和第二SQUID，第一和第二SQUID转而感应耦合至第一和第二反馈电感器。第一和第二SQUID控制器分别连接至第一和第二SQUID以及第一和第二反馈电感器。第一和第二SQUID控制器还连接到处理器。处理器能操作用以处理第一和第二SQUID控制器的输出以检测第一SQUID控制器的输出中的解锁事件。

技术领域

所公开的实施例涉及使用超导量子干涉装置(SQUID)的测量的领域，并且更特别地涉及使用两个串联的SQUID从SQUID控制器输出数据检测并去除解锁事件的领域。

背景技术

超导量子干涉装置(SQUID)是用于测量极小磁场的极其灵敏的磁强计。SQUID利用超导环中并联连接的两个约瑟夫逊结(Josephson junction)来起作用。如本文所使用的，SQUID是指DC-SQUID，而不是指使用单个约瑟夫逊结的RF-SQUID。

初始的偏置电流I_B被引入且被均等地拆分在包围一定磁通φ的环的两个分支之间。图1示出了当不存在外部磁场时，I₁＝I₂＝0.5*I_B，处于其不受扰状态的SQUID 10。使用SQUID来测量其量的外部施加的磁通能够改变包围的磁通的值并且因此在环中感应出电流。感应电流围绕环流动并且增加到一个分支中的偏置电流中，但是从另一分支中的偏置电流中减去。当感应电流超过临界值时，在SQUID两端出现电压V。

在图2中示出了SQUID两端的电压响应于包围的磁通的变化的图表。测量的电压将随磁通以与磁通量φ₀成正比的周期以正弦形式变化。以下事实值得注意：在SQUID两端测得的任何特定的电压可对应于磁通的理论上无限数量的可能值中的任一个。

图3示出了被配置为测量仪器的SQUID 10。在该配置中，通过流经SQUID 10附近的电感器L₁的输入电流I_in来施加外磁场。SQUID控制器20供给偏置电流I_B，并且测量SQUID 10两端的电压。随着输入电流的变化，通过SQUID 10的磁通变化，并且由SQUID控制器20测得的电压以图2中所示的方式变化。对于SQUID 10两端的电压的任一测量值，存在磁通的可能无限数量的可能值。

为了实现对通过环的磁通的近似线性的测量，使用再平衡控制系统，其中反馈控制器测量SQUID两端的电压并且调节流经反馈电感器L_1F的反馈电流，以便抵消由输入电感器L₁施加到SQUID 10上的磁通的变化且保持测量电压恒定。要维持的电压值被选为正弦的平均值，使得小的变化关于磁通近似为线性的。

然而，SQUID控制器20在检测电压变化以及调节反馈电流以便补偿的能力方面受限制。导致SQUID 10两端的测量电压的高转换速率的输入电流的高频或高幅度变化会击溃SQUID控制器20足够快速地调节补偿反馈电流的能力。这导致SQUID控制器20“解锁”且对于相同的测量电压稳定成与解锁事件发生之前不同的磁通的值。

发明概述