Development and experimental study of the low-temperature SQUID magnetometers

Анотація

Мета дослідження — розроблення та тестування 4/9-канальних магнітометрів на основі надпровідного квантового інтерферометра (SQUID) з високою роздільною здатністю магнітного поля, динамічним діапазоном та довготривалою завадостійкістю (стабільністю), що дозволяє працювати в лабораторних або клінічних умовах за наявності високого рівня промислових магнітних завад, але без магнітного екранованого кабінету та еталонного векторного магнітометра. Представлені результати експериментальних досліджень параметрів сигналу та шуму SQUID магнітометрів на основі конструкцій із постійним струмом (dc) та релаксаційними коливаннями (RO). Продемонстровано, що RO SQUID магнітометр виявляє кращу роздільну здатність та вищий коефіцієнт передачі порівняно з dc варіантом у міському середовищі та за наявності високих промислових магнітних збурень, без необхідності магнітного екранування. На противагу, dc магнітометр має кращу завадостійкість проти імпульсних збурень, тому dc SQUID більш придатні для неекранованого середовища. Каркас вхідної антени, тобто магнітного потокового градієнометра 2-го порядку, виготовлено з вуглецевого композиту, який має меншу магнітну сприйнятливість, ніж графіт, та кращу міцність під час багатьох циклів охолодження від гелію до кімнатної температури. Розроблені dc SQUID магнітометри мають роздільну здатність 0,3 пТл, коефіцієнт передачі 4 мВ/пТл та динамічний діапазон 84 дБ. Розроблені SQUID магнітометри використовуються в магнітокардіографічних сканерах, призначених для медичної діагностики захворювань серця в клінічних умовах, та в системі для низькочастотної сасептометрії, призначеній для лабораторних досліджень магнітної сприйнятливості біологічних та технічних зразків, включаючи живих тварин (миші, щури, кролики) та магнітночутливих нанокомпозитів для біомедичних застосувань.