CN114264989B - 一种超导-软磁复合式磁通聚集器 - Google Patents

一种超导-软磁复合式磁通聚集器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种超导‑软磁复合式磁通聚集器，包括超导层及软磁层。所述的超导层为闭合超导环路结构，其中的一段区域采用两条电流压缩支路并联结构，两条电流压缩支路的环路宽度相等且小于超导环路其余部分的环路宽度，软磁层位于超导层闭合环路中两条电流压缩支路下方，且软磁层的两个梯形结构的长边分别与超导层中两条电流压缩支路边沿重合，软磁层的两个梯形结构的短边正对，软磁层的长度小于超导层中两条电流压缩支路的长度，软磁层的宽度小于超导层中两条电流压缩支路的间距。本发明克服现有超导磁通聚集器存在的磁场放大倍数达到饱和，无法在探测面积不变的条件下进一步提升磁场放大倍数的问题，提出一种新的超导‑软磁复合式磁通聚集器。

Description

一种超导-软磁复合式磁通聚集器
技术领域
本发明涉及一种磁通聚集器。
背景技术
高灵敏度磁阻类传感器在科学研究、工业生产以及生物医疗等领域都发挥着重要作用。要提升磁阻类传感器的探测精度，通常需要加入磁通聚集器提供磁场放大，即将待测磁场进行等比例线性放大之后再进行探测，磁通聚集器提供的磁场放大倍数等于磁传感器探测精度的提升倍数。常规的磁通聚集器通常采用高磁导率材料制备，磁场放大倍数可以达到10～50倍。近年来，法国科学家提出利用超导材料作为磁通聚集器，可以使得磁场放大倍数达到100～1000倍。相比于常规的高磁导率材料制备的磁通聚集器，超导磁通聚集器可以提供更高倍数的磁场放大。然而，超导磁通聚集器的磁场放大倍数目前已经接近饱和，要想进一步提升超导磁通聚集器的磁场放大倍数，就需要增大超导磁通聚集器的探测面积，从而降低空间分辨率。
发明内容
本发明的目的是克服现有超导磁通聚集器存在的磁场放大倍数达到饱和，无法在探测面积不变的条件下进一步提升磁场放大倍数的问题，提出一种新的超导-软磁复合式磁通聚集器。
本发明提出的超导-软磁复合式磁通聚集器可以解决目前超导磁通聚集器存在的磁场放大倍数无法进一步提升的问题，具体技术方案为：
一种超导-软磁复合式磁通聚集器，包括超导层(1)和软磁层(2)；超导层(1)为闭合超导环路结构，超导环路中有一段区域采用两条电流压缩支路并联结构，所述的两条电流压缩支路的环路宽度相等且小于超导环路其余部分的环路宽度；软磁层(2)为两个顶边相对的梯形结构；软磁层(2)位于超导层(1)中两条电流压缩支路的下方，软磁层(2)的两个梯形结构的长边分别与超导层(1)中两条电流压缩支路的边沿重合，软磁层(2)的两个梯形结构的短边正对，软磁层(2)的长度小于超导层(1)中两条电流压缩支路的长度，软磁层(2)的宽度小于超导层(1)中两条电流压缩支路的间距。
进一步的，所述的超导层(1)用于感应外部磁场，并在闭合环路中产生超导屏蔽电流；当超导屏蔽电流流过两条电流压缩支路时，超导屏蔽电流密度增大，并在两条电流压缩支路下方产生增强的感应磁场，软磁层(2)的两个梯形结构的长边感应到超导层(1)两条电流压缩支路下方产生增强的感应磁场，根据软磁材料的高磁导率特性，在软磁层(2)的两个梯形结构的短边之间的区域产生感应磁场的二次增大，软磁层(2)的两个梯形结构的短边之间区域的总磁场放大倍数为超导层(1)产生的磁场放大倍数与软磁层(2)产生的磁场放大倍数之积。
进一步的，所述的软磁层(2)选用铁镍合金或钴铁合金制作。
进一步的，所述的超导层(1)选用钇钡铜氧制作。
进一步的，所述超导层(1)及软磁层(2)通过磁控溅射或化学气相沉积或分子束外延薄膜生长制备。
相比于现有的技术，本发明具有如下优点：
1、本发明中的超导层利用超导体的完全抗磁性以及电磁感应效应产生磁场放大，软磁层利用软磁材料的高磁导率进行磁场放大，本发明超导-软磁复合式磁通聚集器将两种磁场放大原理有效结合，产生的总磁场放大倍数是超导层和软磁层分别产生的放大倍数之积，因此克服了超导磁通聚集器存在的磁场放大倍数达到饱和，无法在探测面积不变的条件下进一步提升磁场放大倍数的问题。
2、本发明的超导-软磁复合式磁通聚集器由于工作在超导转变温度以下的低温，可以有效降低磁阻类传感器的噪声。
3、本发明的超导-软磁复合式磁通聚集器适用于包括各向异性磁电阻、巨磁电阻、隧道磁电阻在内的各种磁阻类传感器，因此本发明提出的超导-软磁复合式磁通聚集器具有普适性。
附图说明
图1为本发明超导-软磁复合式磁通聚集器的俯视图；
图2为本发明超导软磁复合式磁通聚集器的软磁层和电流压缩支路的正视图。
其中：1超导层，2软磁层，3电流压缩支路。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅为本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
如图1所示，本发明的超导-软磁复合式磁通聚集器包括超导层1及软磁层2；超导层1为闭合超导环路结构，超导环路中有一段区域采用两条电流压缩支路3并联结构，所述的两条电流压缩支路3的环路宽度相等且小于超导环路其余部分的环路宽度；软磁层2为两个顶边相对的梯形结构；软磁层2位于超导层1中的两条电流压缩支路3下方，软磁层2的两个梯形结构的长边分别与超导层1中两条电流压缩支路3的边沿重合，软磁层2的两个梯形结构的短边正对，软磁层2的长度小于超导层1中两条电流压缩支路3的长度，软磁层2的宽度小于超导层1中两条电流压缩支路的间距。
如图1所示，超导层1用于感应外部磁场，并在闭合环路中产生超导屏蔽电流；当超导屏蔽电流流过两条电流压缩支路3时，超导屏蔽电流密度增大，并在两条电流压缩支路3下方产生增强的感应磁场，软磁层2的两个梯形结构的长边感应到超导层1两条电流压缩支路3下方产生增强的感应磁场，根据软磁材料的高磁导率特性，在软磁层2的两个梯形结构的短边之间的区域产生感应磁场的二次增大，软磁层2的两个梯形结构的短边之间区域的总磁场放大倍数为超导层1产生的磁场放大倍数与软磁层2产生的磁场放大倍数之积。
超导层1可选用钇钡铜氧制作；软磁层2可选用铁镍合金或钴铁合金制作。
如图1所示，超导层1及软磁层2通过磁控溅射或化学气相沉积或分子束外延薄膜生长制备。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种超导-软磁复合式磁通聚集器，其特征在于：所述的超导-软磁复合式磁通聚集器包括超导层(1)和软磁层(2)；超导层(1)为闭合超导环路结构，超导环路中有一段区域采用两条电流压缩支路(3)并联结构，所述的两条电流压缩支路(3)的环路宽度相等且小于超导环路其余部分的环路宽度；软磁层(2)为两个顶边相对的梯形结构；软磁层(2)位于超导层(1)中两条电流压缩支路(3)的下方，软磁层(2)的两个梯形结构的长边分别与超导层(1)中两条电流压缩支路(3)的边沿重合，软磁层(2)的两个梯形结构的短边正对，软磁层(2)的长度小于超导层(1)中两条电流压缩支路(3)的长度，软磁层(2)的宽度小于超导层(1)中两条电流压缩支路(3)的间距。
2.根据权利要求1所述的超导-软磁复合式磁通聚集器，其特征在于：所述的超导层(1)用于感应外部磁场，并在闭合环路中产生超导屏蔽电流；当超导屏蔽电流流过两条电流压缩支路(3)时，超导屏蔽电流密度增大，并在两条电流压缩支路(3)下方产生增强的感应磁场，软磁层(2)的两个梯形结构的长边感应到超导层(1)两条电流压缩支路(3)下方产生增强的感应磁场，根据软磁材料的高磁导率特性，在软磁层(2)的两个梯形结构的短边之间的区域产生感应磁场的二次增大，软磁层(2)的两个梯形结构的短边之间区域的总磁场放大倍数为超导层(1)产生的磁场放大倍数与软磁层(2)产生的磁场放大倍数之积。
3.根据权利要求1所述的超导-软磁复合式磁通聚集器，其特征在于：所述的软磁层(2)选用铁镍合金或钴铁合金制作。
4.根据权利要求1所述的超导-软磁复合式磁通聚集器，其特征在于：所述的超导层(1)选用钇钡铜氧制作。
5.根据权利要求1所述的超导-软磁复合式磁通聚集器，其特征在于：所述超导层(1)及软磁层(2)通过磁控溅射或化学气相沉积或分子束外延薄膜生长制备。
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Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06167555A (ja) * 1992-11-27 1994-06-14 Sharp Corp セラミック超電導磁気測定装置
WO2007104206A1 (fr) * 2006-03-10 2007-09-20 Institute Of Physics, Chinese Academy Of Sciences Détecteur tridimensionnel intégré de champs magnétiques et procédé de fabrication correspondant
CN101563744A (zh) * 2006-11-29 2009-10-21 株式会社东芝 变压器的励磁涌流抑制装置和方法
JP2011181559A (ja) * 2010-02-26 2011-09-15 Fujitsu Ltd 磁束トランス及び同軸立体型グラジオメータ
CN103954918A (zh) * 2014-05-13 2014-07-30 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种二阶sbc超导量子干涉梯度计及制作方法
CN104808158A (zh) * 2015-05-07 2015-07-29 李川 一种飞磁探测器
CN105911488A (zh) * 2016-04-14 2016-08-31 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种超导磁传感器探测线圈及探测器
CN106443518A (zh) * 2016-11-17 2017-02-22 中国科学院电工研究所 一种混合传感器
CN106707203A (zh) * 2016-12-21 2017-05-24 中国科学院电工研究所 一种超导约瑟夫森平面磁梯度计
CN108469592A (zh) * 2018-03-20 2018-08-31 中北大学 基于磁集聚器和磁纳米颗粒复合材料的微型磁电容传感器
CN109212440A (zh) * 2018-10-31 2019-01-15 中国科学技术大学 一种基于固态自旋的磁场测量方法及装置和磁场测量系统
CN110726960A (zh) * 2019-10-24 2020-01-24 中国科学院电工研究所 一种超导-拓扑半金属复合式磁探测器
CN110873851A (zh) * 2018-08-31 2020-03-10 国仪量子(合肥)技术有限公司 磁场测量系统和磁场测量方法
CN111337865A (zh) * 2020-04-07 2020-06-26 上海交通大学 基于非易失调谐的低频感应式磁传感器
CN111624526A (zh) * 2020-05-26 2020-09-04 中国人民解放军国防科技大学 一种基于超导和隧穿磁电阻的高精度复合磁梯度计

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004068158A1 (en) * 2003-01-31 2004-08-12 Commissariat Energie Atomique Device for sensing a magnetic field
US7915891B2 (en) * 2008-08-14 2011-03-29 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army MEMS device with tandem flux concentrators and method of modulating flux

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06167555A (ja) * 1992-11-27 1994-06-14 Sharp Corp セラミック超電導磁気測定装置
WO2007104206A1 (fr) * 2006-03-10 2007-09-20 Institute Of Physics, Chinese Academy Of Sciences Détecteur tridimensionnel intégré de champs magnétiques et procédé de fabrication correspondant
CN101563744A (zh) * 2006-11-29 2009-10-21 株式会社东芝 变压器的励磁涌流抑制装置和方法
JP2011181559A (ja) * 2010-02-26 2011-09-15 Fujitsu Ltd 磁束トランス及び同軸立体型グラジオメータ
CN103954918A (zh) * 2014-05-13 2014-07-30 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种二阶sbc超导量子干涉梯度计及制作方法
CN104808158A (zh) * 2015-05-07 2015-07-29 李川 一种飞磁探测器
CN105911488A (zh) * 2016-04-14 2016-08-31 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种超导磁传感器探测线圈及探测器
CN106443518A (zh) * 2016-11-17 2017-02-22 中国科学院电工研究所 一种混合传感器
CN106707203A (zh) * 2016-12-21 2017-05-24 中国科学院电工研究所 一种超导约瑟夫森平面磁梯度计
CN108469592A (zh) * 2018-03-20 2018-08-31 中北大学 基于磁集聚器和磁纳米颗粒复合材料的微型磁电容传感器
CN110873851A (zh) * 2018-08-31 2020-03-10 国仪量子(合肥)技术有限公司 磁场测量系统和磁场测量方法
CN109212440A (zh) * 2018-10-31 2019-01-15 中国科学技术大学 一种基于固态自旋的磁场测量方法及装置和磁场测量系统
CN110726960A (zh) * 2019-10-24 2020-01-24 中国科学院电工研究所 一种超导-拓扑半金属复合式磁探测器
CN111337865A (zh) * 2020-04-07 2020-06-26 上海交通大学 基于非易失调谐的低频感应式磁传感器
CN111624526A (zh) * 2020-05-26 2020-09-04 中国人民解放军国防科技大学 一种基于超导和隧穿磁电阻的高精度复合磁梯度计

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
High Tc TMR-Superconducting Mixed Sensor: Fabrication and Performance;Yue Wu;IEEE TRANSACTIONS ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY;第29卷(第1期);第1-5页 *
磁电阻/超导复合式磁传感器：原理及发展;伍岳;《物理》;第48卷(第1期);第14-21页 *

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