SQUID – Superconducting Quantum Interference Device
SQUID, czyli nadprzewodzące urządzenie do interferencji kwantowej, jest jednym z najczulszych narzędzi do pomiaru natężenia pola magnetycznego. Wykorzystuje efekty kwantyzacji strumienia indukcji magnetycznej w nadprzewodzącym pierścieniu oraz efekt Josephsona. Zmiany strumienia pola magnetycznego wpływają na natężenie prądu przepływającego przez urządzenie, osiągając dokładność na poziomie ~5 aT.
Typy SQUID-ów
- DC SQUID – Składa się z dwóch złączy Josephsona umieszczonych na przeciwległych stronach pierścienia. Oba ramiona mają natężenie prądu równe połowie prądu wejściowego, co prowadzi do interferencji.
- RF SQUID – Zbudowany z jednego złącza Josephsona, bez przewodów do pierścienia. Jest sprzężony z układem RLC, a amplituda napięcia jest funkcją periodyczną strumienia magnetycznego.
Zastosowanie
SQUID-y znajdują zastosowanie w różnych dziedzinach nauki, takich jak biologia, geologia i fizyka. Najczęściej są wykorzystywane do pomiaru pól magnetycznych generowanych przez narządy ludzkie, co znajduje zastosowanie w magnetokardiografii oraz magnetoencefalografii.
Zasada Działania
Mechanizm działania SQUID opiera się na interferencji, podobnej do tej obserwowanej w eksperymencie Younga z dwiema szczelinami. Interferencja w SQUID zachodzi między dwiema falami w nadprzewodzących częściach pierścienia, a stopień interferencji zależy od częstotliwości tych fal, skorelowanej z polami magnetycznymi.
Całkowity przepływ prądu przez SQUID zmienia się w zależności od pola magnetycznego. Prąd osiąga maksimum, gdy przepływ magnetyczny przez pętlę jest całkowitą wielokrotnością strumienia kwantowego. W przeciwnym razie występują minima, co prowadzi do oscylacji prądu w stosunku do zewnętrznego pola.
Podsumowanie
SQUID to zaawansowane urządzenie do pomiaru pól magnetycznych, które znajduje zastosowanie w wielu dziedzinach nauki. Jego zasada działania opiera się na interferencji kwantowej, co pozwala na osiąganie bardzo wysokiej czułości pomiarów.
