SQUID (Superconducting Quantum Interference Device) — надпровідний квантово-інтерференційний магнітометр, один із найчутливіших приладів для вимірювання надзвичайно слабких магнітних полів.

SQUID використовує квантові властивості надпровідників, зокрема ефект Джозефсона та квантованість магнітного потоку, що дозволяє реєструвати зміни магнітного поля порядку 10−1510^{-15}10−15 тесла і менше. Прилади цього типу широко застосовуються у фізиці, медицині, геофізиці та матеріалознавстві.

Принцип дії

Основу SQUID становить замкнене надпровідне кільце з одним або двома джозефсонівськими переходами (тонкими ізоляційними або металевими бар’єрами між надпровідниками).

  • Магнітний потік через кільце квантується і може змінюватися лише на кратні величини магнітного кванта
    Φ0=h/2ePhi_0 = h/2eΦ0​=h/2e.
  • Зміна зовнішнього магнітного поля спричиняє інтерференцію надпровідного струму, що проявляється у зміні напруги на переходах.
  • За цією напругою електроніка зворотного зв’язку точно відновлює величину магнітного поля.

Основні типи SQUID

  1. DC SQUID
    Містить два джозефсонівські переходи. Найпоширеніший тип, відзначається високою чутливістю та стабільністю.
  2. RF SQUID
    Має один джозефсонівський перехід і працює з високочастотним збудженням. Конструктивно простіший, але зазвичай менш чутливий.

Умови роботи

  • Більшість класичних SQUID працюють при кріогенних температурах (близько 4,2 К) з використанням рідкого гелію.
  • Існують високотемпературні SQUID на основі керамічних надпровідників, які працюють при температурах рідкого азоту (~77 К), що спрощує експлуатацію.

Застосування

  • Медицина: магнітоенцефалографія (МЕГ) — реєстрація магнітних полів мозку; магнітокардіографія.
  • Фундаментальна фізика: пошук слабких сигналів, дослідження квантових ефектів.
  • Геофізика: виявлення корисних копалин, аналіз магнітних аномалій.
  • Матеріалознавство: вимірювання магнітних властивостей тонких плівок і наноструктур.
  • Неруйнівний контроль та квантові технології.

Переваги та обмеження

Переваги:

  • Надзвичайно висока чутливість
  • Широкий динамічний діапазон
  • Квантова точність вимірювань

Обмеження:

  • Потреба в кріогенному охолодженні
  • Чутливість до зовнішніх електромагнітних завад
  • Висока вартість систем

SQUID є ключовим інструментом сучасної експериментальної науки. Його поява стала важливим кроком у практичному використанні квантових явищ та розвитку високоточної магнітометрії.

Дещо інше: