1、引言

 

超高精度磁傳感器在生物磁測量

、地磁導航、天文觀測
、基礎物理特性分析等科研領域具有廣泛的應用前景和迫切需求。比如，在生物磁信號探測領域，典型的心髒磁場為 10-9—10-10T
，腦磁場為10-11—10-12 T

，目前能夠滿足檢測pT(10-12 T)量級測量精度的磁傳感器有光泵磁傳感器、探測線圈磁傳感器
、磁通門傳感器、超導量子幹涉器件(superconducting quantum interference device，SQUID)傳感器等。其中SQUID傳感器是目前探測精度最高的磁傳感器，可以達到10-14T(高溫超導SQUID)和10-15 T(低溫超導SQUID)

，但是由於設計製作和使用的複雜性，限製了其大規模應用。而探測線圈磁傳感器
、磁(ci)通(tong)門(men)傳(chuan)感(gan)器(qi)和(he)光(guang)泵(beng)傳(chuan)感(gan)器(qi)難(nan)於(yu)小(xiao)型(xing)化(hua)，因(yin)此(ci)也(ye)不(bu)適(shi)用(yong)於(yu)微(wei)電(dian)子(zi)的(de)集(ji)成(cheng)係(xi)統(tong)。隻(zhi)有(you)巨(ju)磁(ci)阻(zu)傳(chuan)感(gan)器(qi)和(he)巨(ju)磁(ci)阻(zu)抗(kang)傳(chuan)感(gan)器(qi)既(ji)可(ke)以(yi)滿(man)足(zu)高(gao)靈(ling)敏(min)探(tan)測(ce)的(de)要(yao)求(qiu)，又(you)可(ke)以(yi)兼(jian)顧(gu)高(gao)性(xing)能(neng)和(he)微(wei)型(xing)化(hua)，並(bing)且(qie)與(yu)微(wei)機(ji)電(dian)係(xi)統(tong)(micro electro-mechanical systems，MEMS)技術兼容，近年來受到更多關注。

 

而(er)在(zai)近(jin)十(shi)幾(ji)年(nian)間(jian)
，隨(sui)著(zhe)薄(bo)膜(mo)技(ji)術(shu)的(de)發(fa)展(zhan)，高(gao)溫(wen)超(chao)導(dao)技(ji)術(shu)得(de)到(dao)了(le)極(ji)大(da)的(de)提(ti)高(gao)，將(jiang)巨(ju)磁(ci)阻(zu)技(ji)術(shu)或(huo)巨(ju)磁(ci)阻(zu)抗(kang)技(ji)術(shu)結(jie)合(he)高(gao)溫(wen)超(chao)導(dao)薄(bo)膜(mo)結(jie)構(gou)，構(gou)成(cheng)了(le)一(yi)種(zhong)新(xin)的(de)磁(ci)傳(chuan)感(gan)器(qi)，這(zhe)種(zhong)磁(ci)傳(chuan)感(gan)器(qi)具(ju)有(you)可(ke)以(yi)媲(pi)美(mei)SQUID 的測量精度
，並且在微型化方麵具有SQUID無法具備的優越性
，可以預見
，這種技術的發展將會促進磁傳感器領域的發展。但是由於巨磁電阻(giant magnetoresistance，GMR)元件本身的複雜性，其高達10 餘層的膜結構實現起來需要非常精確的參數控製和結構設計，難度較大。複合結構中超導環部分的尺寸直徑達到2.5 cm 以上，這樣會增大係統體積和耦合麵積，從而增加引入的磁通。理論分析方麵
，GMR元件忽略了材料的電感變化，因此探測精度也沒有巨磁阻抗(giant magneto impedance，GMI)器件高，綜合上述因素
，GMI/超導複合結構可以兼顧小型化和製作上的方便性

，並且可以達到更高的精度。

 

本文下麵分三部分對高溫超導技術在微磁傳感器方麵的應用與發展進行闡述。

 

2、高溫超導量子幹涉器件傳感器原理、應用與發展

 

超導量子幹涉儀是基於超導約瑟夫森(Josephson)結效應製作的磁傳感器
，因為其極高的探測精度
，廣泛用於生物磁測量、無損探傷、軍事探潛等領域，是高溫超導最早走向實用化的領域之一。而高溫超導技術的發展提高了SQUID的工作溫度，另一方麵，高溫超導薄膜技術的發展也提高了SQUID 的靈敏度。本節將主要說明SQUID的測量原理及高溫SQUID近幾年的發展，簡單闡述近期高溫超導SQUID的應用。

 

SQUID實質是基於約瑟夫森結效應的一種將磁通轉化為電壓的磁通傳感器，利用了超導約瑟夫森結效應和磁通量子化現象。如圖1 所示，被一薄勢壘層分開的兩塊超導體構成一個約瑟夫森隧道結。當含有約瑟夫森隧道結的超導體閉合環路被適當大小的電流I 偏置後
，會呈現一種宏觀量子幹涉現象，即隧道結兩端的電壓是隨閉合環路環孔中的磁通量Φ變化的周期性函數

，其周期為磁通量變化的最小單位(磁通量量子Φ0)。這種現象稱為超導量子幹涉現象。

 

圖1 超導量子幹涉儀的原理示意圖(I 為通過超導體閉合環路的總電流
，Ia和Ib為通過上下約瑟夫森隧道結的直流電流，Φ為外加磁通)

 

從發現約瑟夫森結效應以來，人們很快就利用這種效應製成了利用直流電流進行偏置的超導量子幹涉器件(DC-SQUID)，這zhe種zhong器qi件jian實shi質zhi上shang就jiu是shi一yi種zhong磁ci通tong檢jian測ce器qi。隨sui後hou

，又you發fa明ming了le利li用yong約yue瑟se夫fu森sen結jie和he超chao導dao體ti連lian成cheng閉bi合he回hui路lu，再zai用yong射she頻pin電dian流liu進jin行xing偏pian置zhi的de超chao導dao量liang子zi幹gan涉she器qi件jian(RF-SQUID)
，這種結構更容易製備，並且與室溫電路的耦合問題更易於解決，其靈敏度也比當時的DC-SQUID高。1976年
，J.Clarke 等人研製成功薄膜隧道結DC-SQUID
，其測量原理如圖2 所示，利用線圈之間的互感諧振，解決了與室溫電路的耦合問題，其靈敏度比RF-SQUID要高一個數量級。

 

圖2 DC-SQUID的電路測量示意圖(Φex為環內總磁通，Ibias為偏置電流
，Vout為輸出電壓)

 

低溫超導量子幹涉器大多數是直流SQUID
，而高溫超導薄膜可以製成直流SQUID 或者射頻SQUID，現在一般為YBCO薄膜材料製成。這種傳感器設計的難點在於沒有成熟的高溫約瑟夫森結工藝，並且在77 K溫度下，熱噪聲對傳感器的測量幹擾很大。目前比較成熟的製作高溫SQUID的方式是使用SrTiO3 或者LaAlO3 晶體作為襯底
，在它們的雙晶或者含有台階的單晶基片上外延生長YBCO薄膜，再用半導體光刻技術將SQUID的圖形刻在YBCO薄膜上(圖3)
，製成SQUID 器件。

 

圖3 高溫超導DC-SQUID的原理示意圖

 

目前，對高溫SQUID的研究主要集中在兩個方麵： 一是高溫超導SQUID基本理論的研究，主要指高溫超導SQUID 電壓與電流特性，電壓與磁通之間的變換係數等數值仿真；二是各種高溫超導SQUID 器件的研製以及在相關領域實現對微弱磁場信號的檢測。

 

近幾年，超導薄膜技術的提高使得薄膜質量有顯著提高
，將超導薄膜的磁通噪聲減小了近8個數量級。通過使用超導環的焊接技術
、YBCO的微橋技術以及多層膜的複合技術，使得高溫超導的噪聲係數提高到1 kHz 時的9.7 fT/ √Hz ，而在1 Hz 時能達到53 fT/ √Hz 。

 

Yang等人采用諧振型耦合電路結合常規銅拾取線圈，將SQUID的磁場噪聲降低到26 fT/ √Hz 。Kang 等人將兩個SQUID 串聯，其中一個作為信號檢測係統，另外一個作為參考信號端，構成多通道雙弛豫振蕩的SQUID 磁傳感器和平麵梯度計，在100 Hz 下，其噪聲分別達到3 fT/ √Hz 和4 fT/ √Hz 。而Kawai集成了9 通道的平麵式梯度計，噪聲水平達到10 fT/ √Hz
，梯度計結構可以避免使用昂貴的磁屏蔽室，對SQUID的廣泛應用十分有利。

 

3
、GMR/超導複合磁傳感器原理、應用與發展

 

GMR傳感器是一種通過金屬薄層將軟磁層和硬磁層分離開的結構，其發展是隨著各向異性磁阻(MR)傳感器的發展一起發展的。要了解GMR傳感器與超導複合傳感器的發展，首先要分析GMR傳感器的機理與現狀，然後在此基礎上闡述超導複合結構。

 

3.1 GMR 磁傳感器的原理

 

由磁性材料製作的導體的電阻在磁場作用下發生變化的現象叫做磁阻現象，這種現象被發現已經100 多年了。R.P. Hunt 發現
，對坡莫合金薄膜施加的磁場方向改變90°時
，薄膜的電阻有2%debianhua，keyizuoweicichuanganqidezhizuocailiao。gengzhongyaodeshi，zhezhongbomokeyizhichengweixinghuachuanganqi
，dangcihuafangxiangshezhichengdanyifangxiangshi，chuanganqidezaoshenghuifeichangxiao，zhishoudaorezaoshengdeyingxiang
，qixinzaobikeyidadao97 dB。在磁記錄方麵的應用中

，大約有20 dB的磁記錄噪聲，因此
，MR 技術遠遠優於其他方式，MR技術隨之被廣泛應用於硬盤驅動數據存儲，並在微型化方麵也有了很多應用。

 

巨磁阻抗效應最先是由Baibich等人提出的。他發現在低溫條件下(4 K)

，如果將鐵、鉻多層膜放置在上千高斯磁場中
，其阻抗會發生50%以上的變化。由於在磁記錄重放時磁頭和小磁場檢測方麵的需要，使得利用巨磁阻抗效應的設備飛速發展。如今GMR磁傳感器的尺寸能夠達到微米級別，並能在室溫環境下產生大於10%/Oe 的電阻變化。

 

不同GMR 係統的自旋軸其特征是不一樣的，例如Baibich 等人的GMR係統是Fe/Cr 交替的多層膜，當所有這些層的磁化方向相同時

，一半傳導電流的自旋極化電子可以通過夾層移動而沒有明顯的磁性材料散射現象(低電阻)，而er交jiao替ti層ceng的de磁ci化hua方fang向xiang反fan轉zhuan時shi
，所suo有you的de電dian子zi都dou會hui發fa生sheng散san射she，不bu管guan這zhe些xie電dian子zi是shi提ti速su還hai是shi降jiang速su。四si層ceng薄bo膜mo的de磁ci化hua軸zhou方fang向xiang要yao簡jian單dan得de多duo
，反fan鐵tie磁ci性xing的de交jiao替ti膜mo(例如Mn，Fe)複合到Co 膜上，表明磁化方向在橫軸方向，第二層磁化膜與軟磁層NiFe 層通過一個很薄的導電層(Cu 層)分(fen)離(li)開(kai)
，這(zhe)樣(yang)的(de)磁(ci)性(xing)薄(bo)膜(mo)具(ju)有(you)可(ke)變(bian)的(de)磁(ci)化(hua)方(fang)向(xiang)
，其(qi)兩(liang)層(ceng)膜(mo)之(zhi)間(jian)的(de)磁(ci)化(hua)角(jiao)的(de)改(gai)變(bian)引(yin)起(qi)了(le)散(san)射(she)電(dian)子(zi)通(tong)過(guo)組(zu)合(he)結(jie)構(gou)方(fang)式(shi)的(de)多(duo)樣(yang)性(xing)，這(zhe)就(jiu)使(shi)得(de)這(zhe)種(zhong)結(jie)構(gou)的(de)電(dian)阻(zu)變(bian)化(hua)比(bi)簡(jian)單(dan)的(de)MR電阻變化要大得多。

 

在靈敏度方麵，GMR傳感器在100 Hz 磁場中的噪聲大約為20 pT/ √Hz ，大於1 kHz 時的約瑟夫森噪聲極限(小於6 pT/ √Hz )。

 

3.2 GMR/超導複合磁傳感器的發展現狀

 

2004 年法國科學家Myrian 等在Science 上發表文章，報道了一種GMR/超導複合高精度磁傳感器
，它可以測量30 fT 量級的微弱磁場，這已經達到高溫超導SQUID的測量精度。其原理如圖4 所示
，其結構包含一個GMR磁傳感器和一個特製的超導環
，超導環含有微橋結構，具有微橋結構的超導環具備放大磁場的作用。

 

圖4 GMR/複合磁強計結構

 

超導環磁場放大是通過一個具有微米級微橋結構的大麵積(幾毫米寬)chaodaohuanshixiande。dangbeicecichangchuizhishijiazaicihuanshi
，zaichaodaotizhongchanshengdechaodaodianliuhuizuzhicitongdejinru，dangchaodaodianliutongguoweiqiaojiegoushi，jubudianliumidushenggao，gaidianliuchanshengyidingqiangduyuangaoyubeicecichangdecichangqiangdu。cishi
，jiangyigeciminyuanjianruGMR 磁傳感器
，放置於此環微橋結構的上部或者下部

，就可以檢測被放大的磁場。圖5為理論計算得到的超導環周圍磁場分布圖。這幅圖中利用GMR 磁傳感器測量微橋周圍較強的磁場，推算出相對微弱的外界磁場，從而提高傳感器的探測靈敏度。圖中環的直徑約為3 mm，微橋結構處的超導環寬度約為25 μm，根據理論計算，其磁場大概被放大120 倍，經過磁光設備實際檢測，其磁場被放大100 倍，用超導環複合了具有3.11%/mT靈敏度的GMR磁傳感器之後
，傳感器的靈敏度大概為311%/mT。

 

圖5 超導環周圍磁場分布

 

在這個結構中，GMR傳感器是NiFe 層耦合CoFe層，硬磁層由反鐵磁性層(如IrMn
，MnPt)耦合鐵磁性層(CoFe)。整個層結構的電阻隨兩個層的磁化軸之間的角度變化，工業條件下製作的150 mm的晶片上可以得到6%/mT—8%/mT 的電阻變化，微米尺寸的MR傳感器可以得到5%/mT的電阻變化。在原型機裏，得到電阻的變化為2.13%/mT。

 

這個結構中的主要噪聲包括熱噪聲和1/f 噪聲。室溫下的熱噪聲NT可以由下式給出：

NT = 2[(kBTR )1/2]

， (1)式中kB是玻爾茲曼常數，值為1.3806505 ×10-23
，T 是溫度

，R 是電阻值
，當噪聲為350 pT/ √Hz時，這個微橋結構的電流為1 mA。在4.2 K 時

，這個微橋的靈敏度為40 pT/√ Hz 。celiangdianzushi
，xinhaozhengbiyuganyingdianliu，yinci
，gaijiegoudelingmindukeyitongguotongrudadianliudefangshixiangyingtigao，danshiyaozhuyidadianliusuodailaiderexiaoying。

 

在低頻時，噪聲主要由1/f 噪聲決定，它使這一傳感器的探測能力降低到幾百fT/ √Hz 。表1 給出了在4 K和77 K溫度環境中的熱噪聲值。

 

表1 複合磁強計的低溫噪聲

 

和SQUID一(yi)樣(yang)，複(fu)合(he)傳(chuan)感(gan)器(qi)對(dui)較(jiao)大(da)範(fan)圍(wei)的(de)頻(pin)率(lv)信(xin)號(hao)都(dou)具(ju)有(you)平(ping)坦(tan)的(de)頻(pin)率(lv)響(xiang)應(ying)
，因(yin)此(ci)有(you)希(xi)望(wang)應(ying)用(yong)於(yu)共(gong)振(zhen)信(xin)號(hao)的(de)探(tan)測(ce)。在(zai)低(di)磁(ci)場(chang)中(zhong)
，相(xiang)應(ying)的(de)低(di)共(gong)振(zhen)頻(pin)率(lv)下(xia)，標(biao)準(zhun)調(tiao)諧(xie)線(xian)圈(quan)有(you)很(hen)低(di)的(de)靈(ling)敏(min)度(du)
，因(yin)而(er)平(ping)坦(tan)的(de)頻(pin)率(lv)響(xiang)應(ying)變(bian)得(de)更(geng)敏(min)感(gan)。該(gai)課(ke)題(ti)組(zu)還(hai)製(zhi)作(zuo)了(le)一(yi)套(tao)核(he)磁(ci)共(gong)振(zhen)裝(zhuang)置(zhi)，其(qi)偏(pian)振(zhen)磁(ci)場(chang)隻(zhi)有(you)幾(ji)mT
，信號檢測使用了在液氮中冷卻的複合傳感器。圖6展示了水樣品在一個自旋回波序列期間的相位和核磁共振信號積分的檢測結果(頻率320 kHz，8 mT)。

 

圖6 核磁共振的信號在320 kHz的幅值響應

 

此外
，該課題組還於2012 年提出利用GMR/超導複合結構陣列實現多通道腦磁成像(圖7)，並進行了平麵梯度配置和測試
，這種模式可以有效地降低環境中50 Hz 的de噪zao聲sheng信xin號hao，並bing用yong心xin磁ci信xin號hao模mo擬ni腦nao磁ci信xin號hao進jin行xing了le測ce試shi。實shi驗yan證zheng實shi，該gai傳chuan感gan器qi在zai測ce量liang的de實shi時shi性xing方fang麵mian有you顯xian著zhu的de優you勢shi，但dan將jiang其qi真zhen正zheng用yong於yu腦nao磁ci測ce量liang，還hai需xu進jin一yi步bu提ti高gao傳chuan感gan器qi的de靈ling敏min度du。

 

圖7 GMR/超導複合磁傳感器的腦磁成像設備原理框圖和噪聲分析

 

4、GMI/超導複合磁傳感器的原理、應用與發展

 

自從1992 年日本名古屋大學的K.Mohri 等人首次在CoFeSiB 軟磁非晶絲中發現巨磁阻抗效應，人們在非晶帶
、納晶帶、薄膜、三明治/多層膜中相繼發現GMI效應
，這為GMI效應在傳感器中的實際應用提供了更多的材料選擇。

 

4.1 GMI/超導複合磁傳感器的原理

 

GMI 即巨磁阻抗效應，是1992 年日本科學家K. Mohri 在CoFeSiB 軟磁非晶絲中通入交變激勵電流
，其阻抗值隨沿著縱向施加的外磁場變化而發生顯著變化的現象。GMI傳chuan感gan器qi的de發fa現xian為wei研yan製zhi一yi種zhong新xin型xing高gao靈ling敏min度du傳chuan感gan器qi提ti供gong了le可ke能neng。在zai巨ju磁ci阻zu抗kang效xiao應ying發fa現xian之zhi初chu
，其qi研yan究jiu主zhu要yao集ji中zhong於yu非fei晶jing絲si，但dan是shi非fei晶jing絲si相xiang對dui較jiao脆cui
，容rong易yi斷duan裂lie，這zhe就jiu給gei絲si傳chuan感gan器qi的de製zhi備bei和he使shi用yong帶dai來lai難nan度du。而er非fei晶jing帶dai和he薄bo膜mo在zai製zhi備bei和he使shi用yong上shang相xiang對dui簡jian單dan
，並bing且qie薄bo膜mo結jie構gou更geng易yi於yu實shi現xian小xiao型xing化hua。對dui於yu薄bo膜mo來lai說shuo
，單dan層ceng膜mo的deGMI效應比較小，主要是因為單層膜的趨膚效應比較小。為了提高GMI效應
，Panina 又提出一種三明治結構(F/M/F)，F為鐵磁材料層(通常為CoSiB，CoFeSiB，FeSiCuNb 等)
，M 表示導體材料層(通常為Cu，Ag，Au)。由於中間導體層M 的存在
，三明治結構的電阻率比較低，隻要鐵磁層F 的電感發生較大的變化，即可獲得較大的巨磁阻抗效應。MoriKawa等人製作的三明治膜CoSiB/Ag/CoSiB 的阻抗變化率可以達到440 %，靈敏度達到49 %/Oe，偏置磁場強度為9 Oe
，激勵頻率為10 MHz

，其三明治結構如圖8(a)所示。為了進一步增強GMI效應，Morikawa等人又做了帶有絕緣層的多層膜結構(CoSiB/SiO2/Ag/SiO2/CoSiB)，其結構示意圖如圖8(b)所示。其阻抗變化率可以達到700%
，靈敏度達到300 %/Oe，這種增強效應的原理被解釋為絕緣層SiO2的存在導致激勵電流從導體層M流過而不從鐵磁層F流過導致。

 

圖8 (a)三明治結構示意圖
；(b)帶有絕緣層的多層膜結構

 

通常GMI磁傳感器是基於測量阻抗幅值的變化製作的
，而近期巴西科學家Silva 等人利用測量GMI器件的相位隨磁場的變化也可以製作更高精度的磁傳感器。這種磁傳感器測量的是阻抗相位隨弱磁場變化的特性，有望將GMI磁傳感器的靈敏度提高10 倍，並且非常適合於製作小型化傳感器。經過理論仿真，這種傳感器的靈敏度可以達到887.91 V/Oe。本課題組對GMI 磁傳感器也做了相關研究，並研究了激勵源頻率、激勵電流幅值、直流偏置等對磁傳感器靈敏度的影響，結果表明
，基於相位的GMI磁傳感器減小了激勵電流頻率到120 kHz 左右，增加了傳感器的靈敏度，在微弱磁場測量方麵具有顯著優勢。

 

4.2 GMI/超導複合磁傳感器的原理

 

GMR/超導複合磁傳感器的精度已經到達30 fT量級，但是進一步提高精度就需要將外磁場進一步放大，理論計算需放大到4000 倍以上
，需要的超導樣品直徑需達到2.5 cm。這樣增大了係統體積和耦合難度，而理論分析表明
，GMI元件的探測精度比GMR傳感器高幾個數量級
，並且GMI元件的多層膜製作也比GMR 膜簡單，一般是3層，最多5 層。而GMR元件的多層膜結構則多達10 餘層，製作要求也較高。基於上述情況，采用高靈敏GMI 多層膜元件代替GMR 元yuan件jian的de傳chuan感gan器qi

，既ji可ke以yi兼jian顧gu小xiao型xing化hua和he製zhi作zuo上shang的de可ke行xing性xing，又you可ke以yi達da到dao超chao高gao精jing度du。這zhe種zhong思si路lu由you本ben課ke題ti組zu首shou先xian提ti出chu並bing獲huo得de國guo家jia自zi然ran科ke學xue基ji金jin資zi助zhu。

 

本課題組提出了一種GMI/超導複合高精度磁傳感器，理論上可以測量fT 量級以上的微弱磁場，這已經達到了高溫超導SQUID 的測量精度。其原理如圖9 所示，該結構包含一個GMI薄膜磁傳感器和一個含有微橋結構的超導環。

 

圖9 GMI/複合磁強計結構(a)整體結構圖
；(b)放大結構圖

 

超導環具有磁場放大作用，當施加外磁場時
，微橋附近磁場直接數倍於外界探測磁場，而GMI minganqijiandezukanghuisuiwaijiecichangdebianhuaerbianhua，jiangcixinhaozhuanhuachengdianxinhao
，congerliyongciminganqijiantancechuweiqiaocichang，jiukeyituisuanchuwaijiecichangshixiancichangdeceliang。

 

在前期工作中，本課題組利用雙離子束沉積薄膜技術(dual-ion beam sputtering deposition films technology

，DIBSD)製備CoSiB薄膜
，探究不同參數下GMI薄膜的阻抗變化比
，單層膜的最大變化可以達到15.8 %/Oe。同(tong)時(shi)嚐(chang)試(shi)利(li)用(yong)化(hua)學(xue)溶(rong)液(ye)腐(fu)蝕(shi)法(fa)和(he)離(li)子(zi)束(shu)刻(ke)蝕(shi)法(fa)，加(jia)工(gong)具(ju)備(bei)微(wei)橋(qiao)結(jie)構(gou)的(de)高(gao)溫(wen)超(chao)導(dao)超(chao)導(dao)環(huan)
，並(bing)取(qu)得(de)一(yi)定(ding)的(de)成(cheng)果(guo)。利(li)用(yong)交(jiao)流(liu)磁(ci)化(hua)率(lv)方(fang)法(fa)和(he)電(dian)輸(shu)運(yun)方(fang)法(fa)，搭(da)建(jian)了(le)兩(liang)種(zhong)高(gao)溫(wen)超(chao)導(dao)轉(zhuan)變(bian)溫(wen)度(du)測(ce)量(liang)裝(zhuang)置(zhi)
，對(dui)超(chao)導(dao)環(huan)是(shi)否(fou)進(jin)入(ru)超(chao)導(dao)態(tai)進(jin)行(xing)了(le)測(ce)試(shi)。搭(da)建(jian)高(gao)溫(wen)超(chao)導(dao)臨(lin)界(jie)電(dian)流(liu)密(mi)度(du)三(san)次(ci)諧(xie)波(bo)無(wu)損(sun)測(ce)量(liang)裝(zhuang)置(zhi)，對(dui)超(chao)導(dao)環(huan)的(de)性(xing)能(neng)進(jin)行(xing)測(ce)試(shi)。並(bing)初(chu)步(bu)搭(da)建(jian)出(chu)GMI傳感器的原理樣機，通過電路設計提高傳感器的靈敏度，目前可以達到219 mV/Oe。

 

5、結束語

 

目前，SQUID 磁傳感器仍然是所有磁傳感器技術中靈敏度最高的設備。然而
，盡管在技術上仍然有所進步，在過去的幾十年中，基於SQUID技術的商業應用仍然有限。SQUID係統的高價格是首要的限製因素。隨著高溫超導薄膜技術的發展， 為SQUID 技術的廣泛應用提供了條件。GMR磁傳感器和GMI 磁傳感器的發展
，特別是多層膜結構薄膜技術的發展，為磁傳感器的微型化提供了可能，而GMR/超導複合結構和GMI/超導複合結構的提出，則提供了一種超越或替代SQUID測量精度的方法，並且在微型化方麵具備SQUID無法比擬的優勢，預期可以獲得較大的發展和應用。

 

 

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