Development of high Tc SQUID magnetometer system for biological application

生物应用高Tc SQUID磁力计系统的开发

基本信息

  • 批准号:
    10650412
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.5万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    1998
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1998 至 1999
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

In this research, we developed high Tc SQUID magnetometer system for biological application. First, we developed high performance SQUID utilizing bicrystal junctions with 30-degree misorientation angles. with 30-degree bicrystal junction, we can routinely obtain the voltage modulation depth △V>20μV and the flux noise SィイD2ΦィエD2ィイD11/2ィエD1<12μΦィイD2oィエD2/HzィイD11/2ィエD1 at T=77 K. Transport and noise properties of the bicrystal junctions are also clarified.Next, the so-called direct-coupled magnetometer is fabricated. When we use a conventional pickup coil with wide line-width, we observed high 1/f noise. It is shown that the 1/f noise comes from the hopping of the flux trapped in the pickup coil. In order to avoid the flux trapping, we develop a new type of the pickup coil. The pickup coil consists of 4 parallel loop with narrow line-width and involves the so-called flux dam. With this pickup coil, we can significantly reduce the 1/f noise. The flux noise is reduced to SィイD2ΦィエD2ィイD11/2ィエD1=23 μΦィイD2oィエD2/HzィイD11/2ィエD1 at f=1 Hz. This value is only 2.3 times higher than the white noise of SィイD2ΦィエD2ィイD11/2ィエD1=10μΦィイD1oィエD1/HzィイD11/2ィエD1.In the present magnetometer, the size of the pickup coil is 6 mm by 3 mm, and the effective area of the magnetometer is AィイD2effィエD2=0.12 mmィイD12ィエD1. This means that the magnetic noise of the magnetometer is SィイD2BィエD2ィイD11/2ィエD1=SィイD2ΦィエD2ィイD11/2ィエD1/AィイD2effィエD2=460 fT/HzィイD11/2ィエD1 at f=1 Hz, and SィイD2BィエD2ィイD11/2ィエD1=175 fT/HzィイD11/2ィエD1 in the white noise region. If we use a large pickup coil with 10 mm by 10 mm size, the effective area will be AィイD2effィエD2=0.4 mmィイD12ィエD1. In this case, we can expect SィイD2BィエD2ィイD11/2ィエD1=138 fT/HzィイD11/2ィエD1 at f=1 Hz, and SィイD2BィエD2ィイD11/2ィエD1=52 fT/HzィイD11/2ィエD1 in the white noise region. This sensitivity will be enough for the application to the magnetocardiogram.
在本研究中,我们开发了一套生物应用的高温超导SQUID磁强计系统。首先,我们开发了高性能的SQUID利用双晶体结与30度取向角。用30 °双晶结,在T=77 K时,可常规地获得电压调制深度△V>20μV和磁通噪声S_(?)D_(?)同时也阐明了双晶结的输运和噪声特性。接下来,我们制作了所谓的直接耦合磁强计。当我们使用一个传统的拾取线圈与宽线宽,我们观察到高1/f噪声。结果表明,1/f噪声来源于拾取线圈中捕获的磁通的跳跃。为了避免磁通俘获,我们研制了一种新型的拾波线圈。拾波线圈由4个窄线宽的平行回路组成,并涉及所谓的磁通坝。有了这个拾波线圈,我们可以显著降低1/f噪声。在f=1 Hz时,磁通噪声降低到S D2Φ D2 Φ D11/2 Φ D1=23 μΦ D2 Φ D2/Hz Φ D11/2 Φ D1。该值仅比S μ D2Φ φ D2 φ D11/2 φ D1=10μΦ D1 φ D1/Hz φ D11/2 φ D1的白色噪声高2.3倍。在本磁力仪中,拾波线圈的尺寸为6 mm × 3 mm,磁力仪的有效面积为A μ D2 eff φ D2=0.12 mm φ D12 φ D1。这意味着磁力计的磁噪声为S D2 B D2 D11/2 D1=S D2Φ D2 D11/2 D1/A D2 eff D2=460 fT/Hz D11/2 D1(f=1 Hz),S D2 B D2 D11/2 D1=175 fT/Hz D11/2 D1(白色噪声区域)。如果我们使用10 mm × 10 mm的大拾波线圈,则有效面积将为A D2 eff D2=0.4 mm D12 D1。在这种情况下,我们可以预期在f=1 Hz时S D2 B D2 D11/2 D1=138 fT/Hz D11/2 D1,在白色噪声区域中S D2 B D2 D11/2 D1=52 fT/Hz D11/2 D1。这种灵敏度将足以应用于心磁图。

项目成果

期刊论文数量(32)
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专利数量(0)
Keiji Enpuku: "High Tc dc SQUID utilizing bicrystal junction with 30 degree misorientation angle"IEEE Trans. Appl. Supercond.. 9. 3109-3112 (1999)
Keiji Enpuku:“利用具有 30 度定向误差角的双晶结的高温直流 SQUID”IEEE Trans。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
K. Enpuku: "High Tc dc SQUID utilizing bicrystal junction with 30 degree misorientation angle"IEEE Trans. Appl. Supercond.. vol.9 no.2. 3109-3112 (1999)
K. Enpuku:“利用具有 30 度定向误差角的双晶结的高温直流 SQUID”IEEE Trans。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
K. Enpuku, Advances in high Tc SQUID magnetometer: Recent Advances in Biomagnetism (Tohoku Univ. Press, eds. T. Yoshimoto et al.1999). 1-4
K. Enpuku,高 Tc SQUID 磁力计的进展:生物磁学的最新进展(东北大学出版社,T. Yoshimoto 等编辑,1999)。
  • DOI:
  • 发表时间:
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  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
円福敬二: "傾角30度のバイクリスタル接合を用いた高温超伝導SQUIDの高性能化(II)" 電子情報通信学会技術報告. SCE98-12. 1-6 (1998)
Keiji Enfuku:“使用倾斜角为 30 度的双晶结提高高温超导 SQUID 的性能”IEICE 技术报告 1-6 (1998)。
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    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
T. Minotani: "Properties of Josephsoa Junction Fabricated on bicrystal substrate with different misorientation angles"Japanese Journal of Applied Physics. Vol. 37. L718-L721 (1998)
T. Minotani:“在具有不同取向差角的双晶基底上制造的 Josephsoa 结的特性”日本应用物理学杂志。
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