CN105093093B - 一种squid芯片及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种SQUID芯片，包括：SQUID器件；并联的反馈线圈和加热器。所述反馈线圈工作于超导状态时，所述加热器不工作，所述SQUID器件对磁通信号进行检测并转化为电压信号输出；所述反馈线圈工作于失超状态时，所述加热器开始加热，使所述SQUID器件的工作温度升高，当所述SQUID器件的温度超过超导临界温度时，所述SQUID器件失超。所述SQUID芯片与传感电路相连形成SQUID磁传感器。本发明将传统SQUID芯片中的加热电阻和反馈线圈并联，并通过参数匹配，使加热电阻和反馈线圈配合工作，实现双功能运行，减少了常温电路和低温电路的金属引线数，将大大降低低温损耗，节约成本，提高低温环境维持的时间，增加系统运行时间，具有重要的经济和应用价值。

Description

一种SQUID芯片及其检测方法

技术领域

本发明涉及磁传感器技术领域，特别是涉及一种SQUID芯片及其检测方法。

背景技术

基于超导量子干涉器件(Superconducting Quantum Interference Device，SQUID)的磁传感器是目前已知的最灵敏的磁探测器。广泛应用于生物磁场、地球磁场异常、极低场核磁共振等微弱磁场探测应用领域，其探测灵敏度已经达到飞特(10^-15特斯拉)量级。SQUID磁传感器是极限探测、科学研究中重要的磁传感器设备，具有很高的科研和应用价值。

SQUID器件必须工作在使其进入超导状态的低温环境下。如图1所示，SQUID磁传感器1由SQUID芯片11和读出电路12构成。所述SQUID芯片11工作在低温环境下，所述读出电路12工作在常温环境下，所述SQUID芯片11与所述读出电路12通过导线13实现连接。目前SQUID器件的超导环境主要通过液氦或液氮来维持，即将所述超导量子干涉器芯片11放入储存液氦或液氮的低温恒温器14(又名：杜瓦)中，并浸泡在液氦或液氮等低温液体中。其中，高温超导材料制成的高温SQUID器件通常工作在液氮提供的低温环境下(温度为77K)，低温超导材料制成的低温SQUID器件通常工作在液氦提供的低温环境下(温度为4.2K)。

如图2所示，低温下的SQUID芯片中包含三个元件：1、SQUID器件，2、反馈线圈，3、加热电阻。所述SQUID芯片中的三个元件独立引出线，共有6个端子与外部电路连接。典型的SQUID芯片及传感电路的构成如图3所示，传统的传感电路需要6根导线连接低温环境下的SQUID芯片，其中，SQUID器件的两端通过2根导线连接至基于磁通锁定环路的SQUID读出电路，反馈线圈的两端通过2根导线连接至基于磁通锁定环路的SQUID读出电路，加热电阻的两端通过2根导线分别连接至产生加热电流I_h的电压V₁及参考地。

连接低温器件和室温电路的导线，首先承担低噪声信号传输功能，要求导电性良好的铜线或低阻低温线；其次导线两端温差巨大(4.2K到300K)，因此导热效应非常明显，对低温液氦或液氮的损耗很大。随着通道数的增加，导线数量的增加，热损耗变得很大，对低温系统的维持带来了挑战，也限制了多通道系统的发展，因此减少低温和室温电路的连接导线是设计上的关键，多通道数的SQUID应用系统要求低温电路与常温电路之间的导线尽可能少。

低温器件与常温电路的导线的热传导是低温液体损耗的主要原因，减少导线的数量，将大大降低热传导效率，从而降低低温液体损耗。低温环境的维持是目前应用超导SQUID系统的主要技术挑战。4.2k的低温环境通常采用液氦来维持，液氦资源有限，我国不能自主供应，主要从美国进口。成本高昂(每升液氦20～30美金)，供应受限。同时液氦的输灌过程损耗大，系统必须停机配合，效率低，设备间接成本大。因此尽可能减少低温液体损耗，减少低温液体充灌的次数，延长设备运行时间，具有重要经济价值。本发明将通过减少引线数量的设计，降低系统低温损耗，提供超导SQUID系统运行经济性。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种SQUID芯片及其检测方法，用于解决现有技术中低温电路与常温电路之间连接导线数量多，热损耗大的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种SQUID芯片，所述SQUID芯片至少包括：

SQUID器件，将检测到的磁通量转化为电压后通过第一管脚和第二管脚输出所述SQUID芯片；

反馈线圈，通过第三管脚和第四管脚接收所述SQUID芯片外部室温电路加载的反馈电流，并将所述反馈电流转换为磁通信号耦合至所述SQUID器件；

以及加热器，并联于所述反馈线圈的两端，与所述反馈线圈共用所述第三管脚和所述第四管脚，所述加热器接收所述SQUID芯片外部室温电路加载的加热电流以产生热量，改变所述SQUID器件和所述反馈线圈所处的环境温度，进而改变所述SQUID器件和所述反馈线圈的工作状态。

优选地，所述反馈线圈的材料为超导材料或超导薄膜材料。

优选地，所述反馈线圈的超导临界电流I_c满足：I_fmax<I_c<I_h，其中，I_fmax为最大反馈电流，I_h为加热电流。

优选地，所述反馈线圈在失超状态下表现为正常态电阻，所述正常态电阻的阻值不小于所述加热器的阻值的3倍。

优选地，所述加热器为加热电阻。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种上述SQUID芯片的检测方法，所述检测方法至少包括：

当流经所述反馈线圈的电流小于所述反馈线圈的超导临界电流且所述反馈线圈和所述SQUID芯片所处的环境温度小于超导临界温度时，所述反馈线圈工作于超导状态，所述加热器不工作，所述SQUID器件对磁通信号进行检测并转化为电压信号输出；

当流经所述反馈线圈的电流大于所述反馈线圈的超导临界电流时，所述反馈线圈将失超，原先流经所述反馈线圈的电流则主要流向所述加热器，所述加热器开始发热，使得所述SQUID器件的温度不断上升，当所述SQUID器件的温度超过所述超导临界温度时，所述SQUID器件失超，所述反馈线圈也因所处的环境温度超过所述超导临界温度而在整个加热过程中保持失超状态。

优选地，通过控制所述反馈线圈的超导线截面积，或超导薄膜刻蚀线圈的导线宽度来调节所述反馈线圈的超导临界电流。

更优选地，通过控制所述反馈线圈的超导线的长度来调节所述反馈线圈的正常态电阻的阻值。

如上所述，本发明的SQUID芯片及其检测方法，具有以下有益效果：

本发明的SQUID芯片及其检测方法将传统SQUID芯片中的加热电阻和反馈线圈并联，并通过参数匹配，使加热电阻和反馈线圈配合工作，实现双功能运行，只需要2个引出管脚就完成了传统SQUID芯片中4个管脚的功能，同时减少了导线的数量，避免连接导线数量多引起的热损耗大的问题，进而提高了SQUID芯片工作的稳定性。

附图说明

图1显示为现有技术中的SQUID磁传感器的结构示意图。

图2显示为现有技术中的SQUID芯片的结构示意图。

图3显示为现有技术中的SQUID磁传感器的结构示意图。

图4显示为本发明的SQUID芯片的结构示意图。

图5～7显示为本发明的SQUID芯片的原理示意图。

图8显示为本发明的SQUID芯片应用于SQUID磁传感器的原理示意图。

元件标号说明

1 SQUID磁传感器

11 SQUID芯片

12 读出电路

13 导线

14 低温恒温器

2 SQUID芯片

3 传感电路

31 基于磁通锁定环路的SQUID读出电路

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图4～图8。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图4～图7所示，本发明提供一种SQUID芯片2，所述SQUID芯片2至少包括：

SQUID器件SQD1、反馈线圈L_f以及加热器。

如图4所示，所述SQUID器件SQD1的两端连接于第一管脚Pin1和第二管脚Pin2，当所述SQUID器件检测到磁通信号后，会将磁通信号转换为相应的电流信号，通过所述第一管脚Pin1和所述第二管脚Pin2输出。

如图4所示，所述反馈线圈L_f靠近于所述SQUID器件SQD1，其两端连接于第三管脚Pin3和第四管脚Pin4，所述反馈线圈L_f接收所述SQUID芯片2外部的反馈电流，并将所述反馈电流转换为磁通信号耦合至所述SQUID器件SQD1，进而影响所述SQUID器件SQD1的输出电流。

如图4所示，在本实施例中，所述加热器为加热电阻R_H，所述加热电阻R_H并联于所述反馈线圈L_f的两端，与所述反馈线圈L_f共用所述第三管脚Pin3和所述第四管脚Pin4，所述加热电阻R_H接收所述SQUID芯片2外部的加热电流以产生热量，对所述SQUID器件SQD1和所述反馈线圈L_f所处的环境温度进行调节，进而改变所述SQUID器件SQD1和所述反馈线圈L_f的工作模式。

具体地，所述SQUID器件SQD1由超导材料制成，所述反馈线圈L_f由超导材料或超导薄膜材料制成。工作在4.2K液氦环境下的低温超导器件，通常采用铌薄膜材料通过刻蚀制成与SQUID器件耦合的反馈线圈。工作在77K液氦环境下的高温超导器件，通常采用高温超导薄膜，典型的如YBCO(钇-钡-铜-氧化合物)高温超导薄膜材料刻蚀制成与SQUID器件耦合的反馈线圈。当所述SQUID器件SQD1或所述反馈线圈L_f的所处的环境温度在超导临界温度范围内时，所述SQUID器件SQD1或所述反馈线圈L_f工作于超导状态；当所述SQUID器件SQD1或所述反馈线圈L_f的所处的环境温度在超过所述超导临界温度时，所述SQUID器件SQD1或所述反馈线圈L_f工作于失超状态。在本实施例中，所述反馈线圈L_f与所述SQUID器件SQD1的材料相同，所述反馈线圈L_f与所述SQUID器件SQD1具有相同的超导临界温度和超导转变特性。即所述反馈线圈L_f与所述SQUID器件SQD1处于相同的环境温度下其超导/失超状态是一致的；所述反馈线圈L_f与所述SQUID器件SQD1在相同的超导临界温度下发生相同的超导特性转变。所述反馈线圈L_f与所述SQUID器件SQD1也可以采用不同的超导材料制成，不以本实施例为限。

所述反馈线圈L_f的超导临界电流I_c是由绕制所述反馈线圈L_f的超导线截面积，或超导薄膜刻蚀线圈的导线宽度决定的。所述超导临界电流I_c＝J_c*S，其中J_c是所述反馈线圈L_f的导线单位面积临界电流密度，即导线单位面积内能通过的临界电流；S是导线的截面积。若所述反馈线圈L_f的由超导材料制成的超导线绕制而成，则所述超导临界电流I_c由超导线的截面积决定。若SQUID芯片采用微电子加工工艺制作，所述反馈线圈L_f采用超导薄膜通过图形刻蚀制成，超导薄膜的厚度为d，线宽为w，截面积S＝d*w，由于超导薄膜的厚度d已确定，则所述超导临界电流I_c由超导薄膜刻蚀线圈的导线宽度w决定。在超导状态下，所述反馈线圈L_f能承受的反馈电流I_f通常在10mA以下，通过对所述反馈线圈L_f的宽度的控制，使得所述反馈线圈L_f的超导临界电流I_c大于最大反馈电流I_fmax，且小于所述加热电阻R_H的加热电流I_h，即I_fmax<I_c<I_h。

所述反馈线圈L_f因通过的电流超过所述超导临界电流I_c或所处的环境温度超过所述超导临界温度T_c，都会致使失超，变为正常有阻态，失超后所表现出的正常态电阻记为R_n。所述超导临界电流I_c的设定，确定了所述反馈线圈L_f的截面积，因此以该截面积制成的导线的线电阻率ρ_l可以测得。绕制所述反馈线圈L_f的线长记为l，那么所述反馈线圈L_f的正常态电阻R_n＝ρ_l*l，所述反馈线圈L_f的正常态电阻通过导线的线长来控制，所述正常态电阻R_n要求大于所述加热电阻R_H，在不影响其反馈磁通功能的情况下，所述正常态电阻R_n越大越好，一般不小于所述加热器的阻值的3倍，在本实施例中，所述正常态电阻R_n的阻值优选为所述加热电阻R_H阻值的10倍以上，即所述正常态电阻R_n大于1k欧姆，所述正常态电阻R_n选值在几千欧姆到几十千欧姆比较合适。因此可通过所述反馈线圈L_f绕制匝数来调整所述正常态电阻R_n，在保证SQUID互感耦合M_f的基础上，通过增加线长l可加大所述正常态电阻R_n。

所述加热电阻R_H的阻值在10欧姆～1k欧姆之间，要比所述反馈线圈L_f的正常态电阻R_n小，通常要小10倍以上。典型的所述反馈线圈L_f的正常态电阻R_n的电阻在1k欧姆以上，因此，所述加热电阻R_H的阻值设计在几十欧姆到几百欧姆之间比较合适，通过设定的加热电流I_h能将所述SQUID器件SQD1及所述反馈线圈L_f所处的环境温度加热到超过所述超导临界温度T_c而失超。

所述SQUID芯片2的工作原理如下：

所述反馈线圈L_f由超导材料或超导薄膜材料制成，具有超导和失超两种状态。

当所述反馈线圈L_f所处的环境温度低于超导临界温度，且流经所述反馈线圈L_f的电流小于其超导临界电流Ic，则所述反馈线圈工作在超导状态，超导态下，所述反馈线圈的电阻为零，所述反馈线圈就是一个纯粹的耦合线圈。

当流过所述反馈线圈的电流超过其能承载的超导临界电流Ic，或者其所处的环境温度超过了超导临界温度Tc，所述反馈线圈将失超，进入失超状态，所述反馈线圈将变为几千欧的正常态电阻。

鉴于所述反馈线圈的两种状态，将所述反馈线圈等效为一个理想零电阻的电感L与正常态电阻Rn并联电路，正常态电阻Rn两端并联一个超导/失超状态转换开关Ks，等效电路如图5所示。理想电感L表示线圈是一个电流转磁通元件，与SQUID器件耦合，将流经反馈线圈的电流转换成反馈磁通耦合到SQUID器件中。超导/失超状态转换开关Ks的切换是绕成线圈超导材料的超导和失超两种状态的等效，当超导/失超状态转换开关Ks闭合，则表示线圈的电阻为零，超导线圈处于超导态。当超导/失超状态转换开关Ks开断，则表示线圈电阻为正常态电阻Rn，代表反馈线圈处于失超状态。

在超导状态下，所述反馈线圈L_f表现为零电阻的导线；在失超状态下，所述反馈线圈L_f表现为正常态电阻R_n。因此，如图5所示，所述反馈线圈L_f可等效为一个失超状态下的正常态电阻R_n和超导/失超状态转换开关Ks的并联(虚线框中所示电路)。所述反馈线圈L_f与所述加热电阻R_H并联于所述第三管脚Pin3和所述第四管脚Pin4之间。当所述反馈线圈L_f上通过的电流I小于超导临界电流I_c，同时所述反馈线圈L_f所处的环境温度T小于超导临界温度T_c时，所述反馈线圈L_f处于超导状态，等效为所述转换开关Ks闭合，如图6所示。此时所述反馈线圈L_f工作在超导状态，电阻为零，所述加热电阻R_H被短路，所有的电流都流过反馈线圈，转换成磁通耦合到SQUID中，形成磁通反馈功能，而所述加热电阻被短路不起任何作用，这种状态下反馈线圈和加热电阻并联电路只有反馈线圈发挥作用，将流入的反馈电流I_f转换成反馈磁通耦合到SQUID中。当所述反馈线圈L_f上通过电流I大于所述超导反馈线圈的超导临界电流I_c，所述反馈线圈L_f处于失超状态，等效为所述超导/失超状态转换开关Ks打开，如图7所示。此时所述反馈线圈L_f工作在失超状态，电阻为正常态电阻R_n，所述正常态电阻R_n与所述加热电阻R_H并联，且R_n>>R_H。由于正常态电阻R_n>>R_H，因此，加热电流大部分流入的加热电阻R_H而产生发热,从而形成加热功能。

如图8所示，本发明的SQUID芯片应用于SQUID磁传感器中，所述SQUID磁传感器至少包括：

所述SQUID芯片2及与所述SQUID芯片2相连的传感电路3，所述传感电路3包括读出电路和加热电源V1，在本实施例中，所述读出电路为基于磁通锁定环路的SQUID读出电路31。

如图8所示，所述基于磁通锁定环路的SQUID读出电路31通过所述第一管脚Pin1和所述第二管脚Pin2连接于所述SQUID器件SQD1的两端，并根据所述SQUID器件SQD1检测到的磁通信号Φ_i输出相应的电压信号V_f。

如图8所示，所述基于磁通锁定环路的SQUID读出电路31输出的反馈电流If和所述加热电源V1输出的加热电流I_h通过切换开关K1连接至所述反馈线圈L_f和所述加热电阻R_H的一端，(即所述第三管脚Pin3)。所述反馈线圈L_f和所述加热电阻R_H的另一端通过所述第四管脚Pin4连接至所述传感电路的地。在本实施例中，所述切换开关K1为单刀双掷开关，也可用两个并联的开关实现，不以本实施例为限。

所述SQUID磁传感器的工作原理如下：

当所述SQUID磁传感器正常运行状态时，所述切换开关K1的触头c与触点a闭合，所述传感电路3对所述SQUID芯片2的第三管脚Pin3和第四管脚Pin4注入反馈电流I_f，由于所述反馈电流I_f小于所述反馈线圈L_f的超导临界电流I_c，所述反馈线圈L_f保持超导状态，其两端电阻为零，因此与其并联的所述加热电阻R_H两端被短路，所述加热电阻R_H的两端电压为零。因此，只有所述反馈线圈L_f工作在磁通反馈状态，将所述反馈电流I_f转换成反馈磁通Φ_f并耦合到所述SQUID器件SQD1中，实现磁通反馈的功能，所述加热电阻R_H被短路，不起任何作用，也不干扰所述SQUID磁传感器的正常运行。

所述SQUID器件SQD1在使用过程中存在一种磁通陷阱效应，主要原因是器件在低温冷却过程中各部分冷却不均匀，或受到强磁场影响，在器件中陷入了额外的磁通，从而影响所述SQUID器件SQD1的特性，不能很好发挥所述SQUID器件SQD1的性能。为了解决磁通陷阱效应，需要对所述SQUID器件SQD1加热，使得所述SQUID器件SQD1所处的环境温度超过所述超导临界温度，让所述SQUID器件SQD1暂时失超，所述SQUID器件SQD1中陷入的磁通就会消失。加热解除后，所述SQUID器件SQD1重新恢复超导状态，器件就恢复正常性能。因此，为了解决磁通陷阱效应时，需要对所述SQUID芯片2进行加热，所述切换开关K1的触头c与触点b闭合，所述传感电路3对所述SQUID芯片2的第三管脚Pin3和第四管脚Pin4注入加热电流I_h。由于所述加热电流I_h大于所述反馈线圈L_f的超导临界电流I_c，所述反馈线圈L_f处于失超状态，所述反馈线圈L_f变为所述正常态电阻R_n与所述加热电阻R_H并联，由于所述正常态电阻R_n的阻值远大于并联的所述加热电阻R_H的阻值，即R_n>>R_H，所述加热电流I_h主要流入了所述加热电阻R_H，所述加热电阻R_H开始发挥加热作用，一方面加热使得所述反馈线圈L_f所处的环境温度超过所述超导临界温度T_c，所述反馈线圈L_f将继续保持失超状态，同时随着所述加热电阻R_H加热时间增加，热量传导到所述SQUID器件SQD1，最终使得所述SQUID器件SQD1被加热致使其所处的环境温度超过所述超导临界温度而失超，消除磁通陷阱效应。停止注入所述加热电流I_h后，所述SQUID器件SQD1和所述反馈线圈L_f恢复超导状态，所述加热电阻R_H不再发挥作用，所述SQUID磁传感器又恢复正常工作状态。

本发明的本质：

1.电路上：超导反馈线圈与加热电阻并联。使得两个元件与低温电路的连线实现了复用，即原来需要4个引线将两个元件与外部电路连接，现在只需要2根。

2.功能上：利用超导反馈线圈特有的超导/失超两种工作状态下不同导电特性(超导态下零电阻，失超状态下大电阻)，使得两元件并联后仍然可以实现正常磁通反馈和加热双功能。

3.操作方法：两种功能的运行是通过外部电路加载的电流大小来控制的，当加载正常反馈电流时，由于反馈电流小于反馈线圈的临界电流，那么两元件并联电路实现的是正常的磁通反馈功能，加热电阻被短路不起作用。当加载大于超导反馈线圈的超导临界电流的加热电流，那么超导反馈线圈发生失超，电流主要流向了加热电阻，因而实现加热功能。

本发明的SQUID芯片及其检测方法完成了传统SQUID器件的所有功能，即完成了反馈线圈的功能又能完成加热器的功能，通过反馈线圈和加热电阻的并联连接配合工作。本方案的SQUID磁传感器每通道只需4根引线(相比传统6根，降低了1/3，相比与磁通调制式读出电路每通道需要10根引线的系统，总引线数则降低了60％)。减少了常温电路和低温电路的金属引线数，将大大降低低温损耗，节约成本，提高低温环境维持的时间，增加系统运行时间，具有重要的经济和应用价值。

综上所述，本发明提供一种SQUID芯片及其检测方法，包括：SQUID器件；并联的反馈线圈和加热器。当流经所述反馈线圈的电流小于所述反馈线圈的超导临界电流且所述SQUID芯片所处的环境温度小于超导临界温度时，所述反馈线圈工作于超导状态，所述加热器不工作，所述SQUID器件对磁通信号进行检测并转化为电压信号输出；当流经所述反馈线圈的电流大于所述反馈线圈的超导临界电流或所述SQUID芯片所处的环境温度大于所述超导临界温度时，所述反馈线圈工作于失超状态，所述加热器开始加热，所述SQUID器件的温度不断上升，当所述SQUID器件的温度超过超导临界温度时，所述SQUID器件失超。本发明的SQUID芯片及其检测方法将传统SQUID芯片中的加热电阻和反馈线圈并联，并通过参数匹配，使加热电阻和反馈线圈配合工作，实现双功能运行，只需要2个引出管脚就完成了传统SQUID芯片中4个管脚的功能，同时减少了导线的数量，避免连接导线数量多引起的热损耗大的问题，进而提高了SQUID芯片工作的稳定性。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种SQUID芯片，其特征在于，所述SQUID芯片至少包括：

SQUID器件，将检测到的磁通量转化为电压后通过第一管脚和第二管脚输出所述SQUID芯片；

反馈线圈，通过第三管脚和第四管脚接收所述SQUID芯片外部室温电路加载的反馈电流，并将所述反馈电流转换为磁通信号耦合至所述SQUID器件；

以及加热器，并联于所述反馈线圈的两端，与所述反馈线圈共用所述第三管脚和所述第四管脚，所述加热器接收所述SQUID芯片外部室温电路加载的加热电流以产生热量，改变所述SQUID器件和所述反馈线圈所处的环境温度，进而改变所述SQUID器件和所述反馈线圈的工作状态。

2.根据权利要求1所述的SQUID芯片，其特征在于：所述反馈线圈的材料为超导材料。

3.根据权利要求1所述的SQUID芯片，其特征在于：所述反馈线圈的超导临界电流I_c满足：

I_fmax＜I_c＜I_h，

其中，I_fmax为最大反馈电流，I_h为加热电流。

4.根据权利要求1所述的SQUID芯片，其特征在于：所述反馈线圈在失超状态下表现为正常态电阻，所述正常态电阻的阻值不小于所述加热器的阻值的3倍。

5.根据权利要求1所述的SQUID芯片，其特征在于：所述加热器为加热电阻。

6.一种如权利要求1～5任意一项所述的SQUID芯片的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括：

当流经所述反馈线圈的电流小于所述反馈线圈的超导临界电流I_c且所述反馈线圈和所述SQUID芯片所处的环境温度小于超导临界温度时，所述反馈线圈工作于超导状态，所述加热器不工作，所述SQUID器件对磁通信号进行检测并转化为电压信号输出；

当流经所述反馈线圈的电流大于所述反馈线圈的超导临界电流I_c时，所述反馈线圈将失超，原先流经所述反馈线圈的电流则主要流向所述加热器，所述加热器开始发热，使得所述SQUID器件的温度不断上升，当所述SQUID器件的温度超过所述超导临界温度时，所述SQUID器件失超，所述反馈线圈也因所处的环境温度超过所述超导临界温度而在整个加热过程中保持失超状态。

7.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于：通过控制所述反馈线圈的超导线截面积，或超导薄膜刻蚀线圈的导线宽度来调节所述反馈线圈的超导临界电流I_c。

8.根据权利要求7所述的检测方法，其特征在于：通过控制所述反馈线圈的超导线的长度来调节所述反馈线圈的正常态电阻的阻值。