超導量子干涉?zhèn)鞲薪M件及所適用的超導量子干涉?zhèn)鞲衅鞯闹圃旆椒?br>【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種傳感器結(jié)構(gòu)，特別是涉及一種超導量子干涉?zhèn)鞲薪M件及所適用的 超導量子干涉?zhèn)鞲衅鳌?br>【背景技術(shù)】
[0002] 超導量子干涉器件（Superconducting Quantum Inte;rference Device W下簡稱 S卵ID)是目前已知最靈敏的磁傳感器，在微弱磁信號探測，如也磁、腦磁、核磁共振、地球物 理探測中具有重要的應(yīng)用。
[0003] S卵ID是超導宏觀量子效應(yīng)器件，其感應(yīng)到的感應(yīng)信號非常微弱，最大響應(yīng)磁場輸 出的電壓只有幾十個uV。工作在超低溫環(huán)境下，需要通過較長（1米W上）的電纜，才能將 感應(yīng)信號接到常溫的放大器中，傳輸距離遠。因此S卵ID傳感器在實際應(yīng)用中，信號微弱， 傳輸距離長信號易衰減。
[0004] 由于S卵ID的信號微弱，與其連接的常溫放大器的噪聲將占主導地位，無法發(fā)揮 S卵ID器件本身的高靈敏度性能。因此需要提高傳感器的靈敏度，增大傳感器輸出信號，解 決放大器匹配的問題。
[0005] 提高S卵ID傳感器的靈敏度即磁通電壓傳輸率是提供抑制讀出電路前置放大器 噪聲的關(guān)鍵因素。
[0006] 為了提高S卵ID傳感器的磁通電壓傳輸率，人們將常規(guī)磁傳感器中所使用的反饋 電路應(yīng)用到了 S卵ID器件中。比如，如圖1所示，利用互感原理為所述S卵ID器件增加由反 饋線圈和電阻構(gòu)成的反饋電路，由此來提高磁通電壓傳輸率，但是該種方式由于電阻的分 流犧牲了感應(yīng)信號的電流幅度，使得所輸出的感應(yīng)信號不但沒有被有效放大，還變得更加 微弱。該讓處于常溫環(huán)境的后續(xù)電路還需要提供更加復(fù)雜的電路來得到精準的、低噪聲的 感應(yīng)信號。因此，需要對現(xiàn)有的技術(shù)進行改進。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 鑒于W上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種超導量子干涉?zhèn)鞲薪M 件及所適用的超導量子干涉?zhèn)鞲衅?，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中處于超導環(huán)境下的超導量子干涉 傳感組件所輸出的感應(yīng)信號微弱的問題。
[0008] 為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種超導量子干涉?zhèn)鞲薪M件，其至 少包括：與外接的偏置電源相連的超導量子干涉器件；與所述超導量子干涉器件互感的反 饋線圈；與所述偏置電源和反饋線圈相連、且用于將所述反饋線圈所輸出的感應(yīng)信號予W 放大并輸出的放大單元；與所述超導量子干涉器件串聯(lián)、且提高所述超導量子干涉器件的 輸出電壓的電壓提升單元。
[0009] 優(yōu)選地，所述電壓提升單元為二極管。
[0010] 優(yōu)選地，所述反饋線圈與所述超導量子干涉器件之間的互感M滿足： ?各。,'M< 1且趨近1，其中，加備為所述超導量子干涉器件的磁通電壓傳輸率，gm為 所述放大單元的跨導。
[0011] 優(yōu)選地，根據(jù)所述互感M所選擇的反饋線圈將所述超導量子干涉器件所感應(yīng)的感 應(yīng)信號予W放大。
[0012] 優(yōu)選地，所述放大單元為場效應(yīng)管，其中，所述場效應(yīng)管的源極與所述反饋線圈相 連，所述場效應(yīng)管的柵極與所述偏置電源相連，所述場效應(yīng)管的漏極輸出所述感應(yīng)信號。
[0013] 優(yōu)選地，所述場效應(yīng)管為P結(jié)型場效應(yīng)晶體管、或N結(jié)型場效應(yīng)晶體管。
[0014] 優(yōu)選地，所述場效應(yīng)管為P結(jié)型場效應(yīng)晶體管，則所述場效應(yīng)管的漏極還通過電 阻外接負電源；或所述場效應(yīng)管為N結(jié)型場效應(yīng)晶體管，則所述場效應(yīng)管的漏極還通過電 阻外接正電源。
[0015] 優(yōu)選地，所述傳感組件位于提供超導環(huán)境的容器中。
[0016] 優(yōu)選地，所述超導環(huán)境為溫度包括4. 2K的液氮環(huán)境、或溫度為77K的液氮的環(huán)境。
[0017] 基于上述目的，本發(fā)明還提供一種超導量子干涉?zhèn)鞲衅?，其至少包括：如上中任?所述的超導量子干涉?zhèn)鞲薪M件；W及與所述超導量子干涉?zhèn)鞲薪M件連接的讀出電路。
[0018] 如上所述，本發(fā)明的超導量子干涉?zhèn)鞲薪M件及所適用的超導量子干涉?zhèn)鞲衅?，?有W下有益效果：將放大單元與反饋線圈相連，能有效避免放大單元對感應(yīng)信號的分流，并 對所述感應(yīng)信號進行放大。
【附圖說明】
[0019] 圖1顯示為現(xiàn)有技術(shù)中的超導量子干涉?zhèn)鞲薪M件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020] 圖2顯示為本發(fā)明的超導量子干涉?zhèn)鞲薪M件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021] 圖3顯示為本發(fā)明的超導量子干涉?zhèn)鞲薪M件的一種優(yōu)選方案的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022] 圖4顯示為本發(fā)明的超導量子干涉?zhèn)鞲薪M件的又一種優(yōu)選方案的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023] 圖5顯示為本發(fā)明的超導量子干涉?zhèn)鞲衅鞯慕Y(jié)構(gòu)示意圖。
[0024] 元件標號說明
[002引 1 傳感組件
[0026] 11 超導量子干涉器件
[0027] 12 電壓提升單元
[0028] 13 反饋線圈
[0029] 14 放大單元
[0030] 2 偏置電源
[0031] 3 讀出電路
[0032] 4 傳感器
【具體實施方式】
[0033] W下由特定的具體實施例說明本發(fā)明的實施方式，熟悉此技術(shù)的人±可由本說明 書所掲露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點及功效。
[0034] 請參閱圖2至圖5。須知，本說明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用 W配合說明書所掲示的內(nèi)容，W供熟悉此技術(shù)的人±了解與閱讀，并非用W限定本發(fā)明可 實施的限定條件，故不具技術(shù)上的實質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào) 整，在不影響本發(fā)明所能產(chǎn)生的功效及所能達成的目的下，均應(yīng)仍落在本發(fā)明所掲示的技 術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。
[0035] 如圖2所示，本發(fā)明提供一種超導量子干涉?zhèn)鞲薪M件。所述傳感組件1位于超導 環(huán)境中，并與所述超導環(huán)境一同放置在具有磁信號的環(huán)境下，W將所探測的磁信號轉(zhuǎn)換為 感應(yīng)信號（電信號)。所述傳感組件1包括：超導量子干涉器件11、電壓提升單元12、反饋線 圈13和放大單元14。其中，所述傳感組件1受外接的偏置電源2所提供的偏置電流來工 作。
[0036] 所述超導量子干涉器件11與所述外接的偏置電源2相連，用于基于超導量子干涉 技術(shù)在超導環(huán)境下將所探測到的磁信號轉(zhuǎn)換為電信號，并予W輸出。
[0037] 具體地，所述超導量子干涉器件11利用超導量子干涉技術(shù)探測某頻率的微弱磁 信