论文部分内容阅读
超导量子干涉器件( SQUID: Superconducting Quantum interference device)磁强计是目前已知最灵敏的磁探测器件。它对探测弱磁信号以及可以转变为磁信号的电信号具有很高的应用价值和无可替代的作用。而高温超导材料的发现使超导应用摆脱了对液氦的依赖,为SQUID的应用发展提供了巨大的推动力。本文的主要工作将围绕高温超导量子干涉器件的制备及其在低场核磁共振的应用来展开讨论。
第一章首先介绍超导发展的历史以及约瑟夫森效应和RSJ模型。然后通过对dc-SQUID理论介绍及其噪声来源叙述了其应用范围和应用前景。
第二章从高温超导YBCO薄膜的制备出发,详细介绍了YBCO的特征,薄膜的制备条件。生长出高质量的YBCO薄膜,为器件的制备打下良好的基础。
第三章介绍高温超导约瑟夫森结的类型和光刻工艺。然后介绍作者用台阶结制备SQUID器件的尝试。最后详细讨论了利用双晶STO衬底生长的高质量的YBCO薄膜制备出较好的dc-SQUID磁强计。另外作者对器件进行了封装,并对其噪声谱灵敏度等重要参数进行了测量。
第四章详细阐述了高温超导dc-SQUID在低场核磁共振的应用。作者从核磁共振的基本理论和SQUID的特点出发,搭建了一套基于高温超导dc-SQUID的低场核磁共振系统。系统总共包括三个部分,首先是设计了用于低场核磁共振的磁场系统;其次是系统的硬件部分——包括SQUID磁强计、各种电源和信号发生器等;最后是由LabVIEW编写的控制测量程序。该系统实现了参数的设定和数据的采集保存和信号处理的自动化。用该系统作者测量了室温水样品中氢核的核磁共振谱,同时测量了酒精和丙酮中的氢核核磁共振谱。作者还测量了生物样品的核磁共振谱。测量了2-2-2三氟乙醇的J-coupling谱。并且对一维的磁共振成像(MRI: Magnetic Resonance Imaging)进行了研究。最后对系统的抗干扰能力进行了测量。