平面磁场梯度计
专利汇可以提供平面磁场梯度计专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种平面 磁场 梯度计，包括一个闭合环路；另一线路将闭合环路分成两个闭合环路，分别为第一闭合环路和第二闭合环路；所述线路还将闭合环路分成N×M个开环路，该N×M个开环路排列成N行M列。一个或多个超导量子干涉器件与所述另一线路耦合。依据本发明提供的平面 磁场梯度 计的技术方案，可以构成二维以及任意阶梯度的平面磁场梯度计；而且可以有多个超导量子干涉器件与线路耦合，其 位置 相对灵活，可提高成品率；其用于探测磁场时，对梯度计的方向性要求不强。，下面是平面磁场梯度计专利的具体信息内容。
1、一种平面磁场梯度计，包括基片和一设于基片上的闭合环路(1)，以及超导量子干涉 器件(7)；其特征在于，基片上的另一线路(2)将闭合环路(1)分成两个闭合环路，分别 为第一闭合环路(3)和第二闭合环路(4)，所述线路(2)是第一闭合环路(3)和第二闭合 环路(4)的公共部分；
所述线路(2)还将闭合环路(1)分成N×M个开环路，该N×M个开环路排列成N行 M列，将第i行第j列的开环路编号为[i，j]；
第[i，j]号开环路的面积为第[1，1]号开环路面积的CM-1 i-1CN-1 j-1倍，其中CM i为组合数；面积相 等的开环路的电感也相等；
编号i和j相加为奇数的开环路通过第一连接通道(5)连通成第一闭合环路(3)，编号 i和j相加为偶数的开环路通过第二连接通道(6)连通成第二闭合环路(4)；
超导量子干涉器件(7)与线路(2)耦合。
2、根据权利1所述的平面磁场梯度计，其特征在于，面积相等的开环路其形状也相等。
3、根据权利1所述的平面磁场梯度计，其特征在于，所述超导量子干涉器件(7)为一 个或一个以上。
4、根据权利1所述的平面磁场梯度计，其特征在于，所述第一连接通道(5)和第二连 接通道(6)的面积与第[1，1]号开环路的面积比小于0.1。
5、根据权利1所述的平面磁场梯度计，其特征在于，所述闭合环路(1)和线路(2)为 高温超导膜线。
6、根据权利5所述的平面磁场梯度计，其特征在于，所述高温超导膜的材料为钇钡铜氧 薄、铋锶钙铜氧、铊钡钙铜氧、汞钡钙铜氧或镧锶铜氧。
7、根据权利1所述的平面磁场梯度计，其特征在于，其中N≥1且M≥2。
8、根据权利1所述的平面磁场梯度计，其特征在于，其中N＝2且M＝2。
9、根据权利1所述的平面磁场梯度计，其特征在于，其中N＝1且M＝4。
10、根据权利1所述的平面磁场梯度计，其特征在于，其中N＝2且M＝3。
技术领域
本发明涉及一种磁场探测器件，特别涉及一种利用超导量子干涉器件形成的平面磁场梯 度计。
背景技术
所谓电子学梯度计是指利用多个磁强计在不同位置测得磁场信号，再用电子学的方法将 其相减，从而得到梯度计。电子学梯度计的优点是基线长度可任意长，平衡度可以外部调节， 且可以构成任意阶数的梯度计，其缺点是电子线路复杂，且如果某一个SQUID磁强计由于外 界磁场干扰而不能工作，则梯度计也就不能工作了。平面式梯度计是指将SQUID和梯度探测 线圈集成在一片高温超导薄膜上形成梯度计。平面式梯度计的优点是抗干扰能力较强，电子 线路相对简单，使用比较方便，但是在已公开的文献中，对于平面式梯度计，没有二维的高 温超导梯度计以及三阶及三阶以上的高温超导梯度计的报道。
发明内容
为了达到上述目的，本发明的技术方案为：
一种平面磁场梯度计，包括基片和一设于基片上的闭合环路1，以及超导量子干涉器件7； 基片上的另一线路2将闭合环路1分成两个闭合环路，分别为第一闭合环路3和第二闭合环 路4，所述线路2是第一闭合环路3和第二闭合环路4的公共部分；
所述线路2还将闭合环路1分成N×M个开环路，该N×M个开环路排列成N行M列， 将第i行第j列的开环路编号为[i，j]；
第[i，j]号开环路的面积为第[1，1]号开环路面积的CM-1 i-1CN-1 j-1倍，其中CM 1为组合数；面积相 等的开环路的电感也相等；
编号i和j相加为奇数的开环路通过第一连接通道5连通成第一闭合环路3，编号i和j 相加为偶数的开环路通过第二连接通道6连通成第二闭合环路4；
超导量子干涉器件7与线路2耦合。
为了保证面积相等的开环路其电感也相等，优选地，面积相等的开环路其形状也相等； 所述超导量子干涉器件7为一个或一个以上；为了提高共模抑制比，所述第一连接通道5和 第二连接通道6的面积与第[1，1]号开环路的面积比小于0.1；所述闭合环路1和线路2为高温 超导膜线，所述高温超导膜的材料为钇钡铜氧薄、铋锶钙铜氧、铊钡钙铜氧、汞钡钙铜氧或 镧锶铜氧。对于N×M个开环路，其中N≥1且M≥2；对于N×M个开环路，其中N＝2且 M＝2、N＝1且M＝4或N＝2且M＝3。
当N＝1时，所有开环路形成排成一行，此平面梯度计即为一维平面梯度计，其阶数为 (M-1)；当N≥2时，所有开环路形成一个多行的矩阵，此平面梯度计即为二维平面梯度计， 其阶数为(M-1)+(N-1)。
与现有技术相比，依据本发明提供的平面磁场梯度计的技术方案，可以构成二维以及任 意阶梯度的平面磁场梯度计；而且本梯度计中SQUID的位置相对灵活，可以有多个SQUID 与线路耦合，从而提高成品率；且其用于探测磁场时，对梯度计的方向性要求不强。
附图说明
图1是本发明实施例1的1+1阶二维平面磁场梯度计的结构示意图；
图2是本发明实施例2的3阶平面磁场梯度计的结构示意图；
图3是本发明实施例3的2+1阶二维平面磁场梯度计的结构示意图；
图面说明：
闭合环路1 线路2 第一闭合环路3 第二闭合环路4
第一连接通道5 第二连接通道6 超导量子干涉器件7
具体实施方式
实施例1：
如图1所示，在基片(未示出)上设置线路2和闭合环路1，线路2在闭合环路1内绕行， 将闭合环路1分成两行两列四个开环路，分别编号为[1，1]、[1，2]、[2，1]和[2，2]，这四个开环 路面积相同。开环路[1，2]和[2，1]通过第一连接通道5连通成第一闭合环路3；开环路[1，1]和[2，2] 通过第二连接通道6连通成第二闭合环路4。其中，线路2是第一闭合环路3和第二闭合环 路4的公共部分。超导量子干涉器件7与线路2耦合。这样就构成了本发明的1+1阶二维平 面磁场梯度计。
实施例2：
如图2所示，在基片(未示出)上设置线路2和闭合环路1，线路2在闭合环路1内绕行， 将闭合环路1分成排成一行的四个开环路，分别编号为[1，1]、[1，2]、[1，3]和[1，4]，开环路[1，1] 和[1，4]的面积相等，开环路[1，2]和[1，3]的面积相等，而开环路[1，2]的面积是[1，1]的三倍。开 环路[1，2]和[1，4]通过第一连接通道5连通称第一闭合环路3，开环路[1，1]和[1，3]通过第二连接 通道6连通称第二闭合环路4。其中，线路2是第一闭合环路3和第二闭合环路4的公共部 分。超导量子干涉器件7与线路2耦合。这样就构成了本发明的3阶平面磁场梯度计。
以此实施例说明本发明的工作原理：
当本梯度计处于在与环路所在平面垂直的磁场中时，由磁通守恒定律，在环路中激发出 与磁通大小Φ成正比的电流I。I＝Φ/L其中，Φ是环路内的磁通，L是环路的电感。
第二闭合环路4上的电流大小I2＝(Φ[1，1]+Φ[1，3]+Φ6)/(L[1，1]+L[1，3]+L6)，第一闭合环路3上的 电流大小I1＝(Φ[1，2]+Φ[1，4]+Φ5)/(L[1，2]+L[1，4]+L5)，其中Φ[i，j]、L[i，j]分别是开环路[i，j]内的磁通与环 路的电感，Φ6和L6是第二连接通道6的磁通与电感，Φ5和L5是第一连接通道5的磁通与电 感。由于第一连接通道5与第二连接通道6的面积很小，因此Φ5、Φ6和L5、L6可以忽略不 计，则I2＝(Φ[1，1]+Φ[1，3])/(L[1，1]+L[1，3])，I1＝(Φ[1，2]+Φ[1，4])/(L[1，2]+L[1，4])。因此线路2上的电流 I＝I2-I1＝(Φ[1，1]+Φ[1，3])/(L[1，1]+L[1，3])-(Φ[1，2]+Φ[1，4])/(L[1，2]+L[1，4])。由于开环路[1，1]、[1，4]和[1，2]、[1，3] 面形状都分别相等，因此设L[1，2]＝L[1，3]＝L，L[1，1]＝L[1，4]＝L’，则： I＝(Φ[1，1]+Φ[1，3])/(L+L’)-(Φ[1，2]+Φ[1，4])/(L+L’)＝(Φ[1，1]-Φ[ 1，2]+Φ[1，3]-Φ[1，4])/(L+L’)。由Φ＝BA，其中B 是磁感应强度，A是环路所围的面积。又因为开环路[1，2]、[1，3]的面积是[1，1]、[1，4]的三倍， 设[1，1]的面积为A，则I＝(B[1，1]-3B[1，2]+3B[1，3]-B[1，4])A/(L+L′)。线路2上的电流产生的磁场与超 导量子干涉器件7耦合，从而构成三阶平面磁场梯度计。
实施例3：
如图3所示，在基片(未示出)上设置线路2和闭合环路1，线路2在闭合环路1内绕行， 将闭合环路1分成排成两行三列共六个开环路，分别编号为[1，1]、[1，2]、[1，3]、[2，1]、[2，2] 和[2，3]，开环路[1，1]、[1，3]、[2，1]和[2，3]的面积相等，开环路[1，2]和[2，2]的面积相等，而开环 路[1，2]的面积是[1，1]的两倍。开环路[1，2]、[2，1]和[2，3]通过第一连接通道5连通称第一闭合 环路3，开环路[1，1]、[1，3]和[2，2]通过第二连接通道6连通称第二闭合环路4。其中，线路2 是第一闭合环路3和第二闭合环路4的公共部分。3个超导量子干涉器件7在不同的位置与 线路2耦合。这样就构成了本发明的2+1阶二维平面磁场梯度计。
以上三个实施例的平面梯度计可通过如下方法制备：
首先，按图1～3所示的图形，制作成掩模版。其次，取一片钛酸鍶或铝酸镧基片，利用 离子束刻蚀的方法在超导量子干涉器件位置出刻出用于台阶；在此基片上用磁控溅射的方法 溅射一层钇钡铜氧薄膜。再次，用已制作好的掩模版，采用光刻的方法，把钇钡铜氧薄膜刻 成如图1～3所示的图形，其中台阶要对准图形中的超导量子干涉器件。最后将超导量子干涉 器件的电极连接好，便制成了平面磁场梯度计。其中的薄膜材料除钇钡铜氧外，常用的还有 铋锶钙铜氧、铊钡钙铜氧、汞钡钙铜氧和镧锶铜氧等，钇钡铜氧中的钇还可换成其他稀土元 素。
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