SQUID

SQUIDs, neboli supravodivá kvantová rušicí zařízení, se používají k měření extrémně malých magnetických polí; jsou jedním z nejcitlivějších známých magnetometrů, s hladinou šumu až 3 fT·Hz−½. Zatímco typický magnet ledničky je ~0,01 tesla (10−2 T), některé procesy u zvířat produkují velmi malá magnetická pole; obvykle velikosti mezi mikroteslou (10−6 T) a nanoteslou (10−9 T). SQUIDs jsou zvláště vhodné pro studium takto malých magnetických polí. Jejich citlivost byla nedávno (v roce 2002) překonána atomovými magnetometry SERF.

DC SQUID byl vynalezen v roce 1964 Robertem Jaklevicem, Johnem Lambem, Arnoldem Silverem a Jamesem Mercereauem z Ford Research Labs poté, co B.D. Josephson postuloval Josephsonův efekt v roce 1962 a první Josephsonův uzel byl vyroben Johnem Rowellem a Philipem Andersonem v Bell Labs v roce 1963. RF SQUID byl vynalezen v roce 1965 Jamesem Edwardem Zimmermanem a Arnoldem Silverem ve Fordu.

Existují dva hlavní typy SQUID: DC a RF (nebo AC). RF SQUID mají pouze jednu Josephsonovu křižovatku, zatímco DC SQUID mají dvě nebo více křižovatek. To činí výrobu DC SQUID obtížnější a dražší, ale DC SQUID jsou mnohem citlivější.

Většina SQUID je vyrobena z olova nebo čistého niobu. Olovo je obvykle ve formě slitiny s 10% zlatem nebo indiem, protože čisté olovo je nestabilní, když se jeho teplota opakovaně mění. Základní elektroda SQUID je vyrobena z velmi tenké niobové vrstvy, vytvořené depozicí, a tunelová bariéra je oxidována na tento niobový povrch. Vrchní elektroda je vrstva slitiny olova, která je uložena na vrchu ostatních dvou a tvoří sendvičové uspořádání. Pro dosažení potřebných supravodivých vlastností je pak celé zařízení chlazeno na několik stupňů absolutní nuly kapalným héliem.

Nověji vyvinuté „vysokoteplotní“ SQUIDS jsou vyrobeny z látky zvané YBCO (chemický vzorec YBa2Cu3O7-x) a jsou chlazeny kapalným dusíkem, který je levnější a snadněji ovladatelný než kapalné helium. Jsou méně citlivé než konvenční „nízkoteplotní“ SQUIDS, ale mnoho aplikací nevyžaduje extrémní citlivost LT SQUID.

Doporučujeme:  Metody výzkumu vnímání pachů

Prototyp polovodičového supravodivého kvantového interferenčního zařízení (SQUID).

Základní princip fungování je úzce spjat s kvantováním toku. V tomto jevu jsou zvýhodněné stavy toku v rámci smyčky supravodiče násobkem kvantového toku.

Extrémní citlivost SQUIDů je činí ideálními pro studium v biologii. Magnetoencefalografie (MEG) například využívá měření z řady SQUIDů k vyvození závěrů o nervové aktivitě uvnitř mozku. Protože SQUIDy mohou pracovat při akvizičních rychlostech mnohem vyšších, než je nejvyšší časová frekvence zájmu o signály vysílané mozkem (kHz), dosahuje MEG dobrého časového rozlišení.